SOLARTODO 10م نموذج إنارة الشوارع الشمسية 100 واط عالية الرياح: نظرة فنية عميقة

1.0 المقدمة: الهندسة من أجل الاستقلالية والمرونة

يمثل نموذج SOLARTODO 10م إنارة الشوارع الشمسية 100 واط عالية الرياح قمة تكنولوجيا الإضاءة المستقلة خارج الشبكة، حيث تم تصميمه خصيصًا لتطبيقات البنية التحتية الحيوية مثل الطرق السريعة، والطرق الرئيسية، والمناطق الصناعية النائية. تم تصميم هذا النظام لتقديم أداء لا يتزعزع في المناخات الجبلية الصعبة، التي تتميز بارتفاعات عالية، وتعرض كبير للأشعة فوق البنفسجية، وأحمال رياح شديدة. من خلال دمج مكونات متطورة في تصميم قوي ومقسم، يضمن هذا المصباح الشمسي الحد الأدنى من 5 أيام من الاستقلالية التشغيلية خلال الطقس السيء المستمر، مما يضمن سلامة الطريق والرؤية المستمرة حيث تكون الطاقة من الشبكة غير موثوقة أو غير متاحة.

تعد "التكوين المقسم" خيارًا هندسيًا متعمدًا يفصل اللوح الشمسي عن مجموعة الإضاءة. وهذا يسمح للصفيف الضوئي (PV) بالتوجيه بشكل مستقل لتحقيق أقصى قدر من حصاد الطاقة الشمسية—وهو عامل حاسم في تحسين الأداء على مدار السنة—بينما يتم وضع مجموعة الإضاءة لتحقيق إضاءة مثالية للطريق. تم تحديد مكونات النظام الهيكلية والطاقة لتلبية وتجاوز المعايير الدولية الصارمة، بما في ذلك IEC 60598 لمجموعات الإضاءة وIEC 62124 للأنظمة المستقلة للطاقة الشمسية، مما يوفر ضمانًا معتمدًا للجودة والسلامة والموثوقية على المدى الطويل. مع تصنيف مقاومة رياح قوي يبلغ 150 كم/ساعة، وبطارية 800Wh Lithium Iron Phosphate (LFP) عالية السعة، وإنتاج قوي يبلغ 100 واط LED، تم بناء هذا الحل من أجل المرونة وطول العمر في أكثر البيئات تطلبًا.

2.0 هيكل النظام والمكونات الأساسية

هيكل النظام هو مزيج متكامل من أربعة أنظمة فرعية رئيسية: الدعم الهيكلي، وحدة توليد الطاقة، نظام تخزين الطاقة، ووحدة الإضاءة والتحكم الذكية. تم اختيار كل مكون لأدائه الفائق، ومتانته، وقدرته على تحمل الضغوط البيئية المحددة.

2.1 الدعم الهيكلي: عمود فولاذي مجلفن بارتفاع 10 أمتار

أساس النظام هو عمود مثمن الشكل بارتفاع 10 أمتار مصنوع من فولاذ Q235 عالي الجودة. لضمان أقصى عمر خدمة ومقاومة للتآكل، يخضع العمود لعملية جلفنة بالغمر الساخن وفقًا لمعايير ASTM A123 / EN ISO 1461، مما ينتج عنه سمك طلاء الزنك يزيد عن 85 ميكرومتر (μm). توفر هذه الطبقة الواقية عقودًا من الدفاع ضد التآكل الجوي، حتى في البيئات المالحة أو الصناعية المعتدلة.

تم تصميم العمود لتحمل الظروف الجوية القاسية، حيث تم اعتماده لمقاومة سرعات الرياح المستمرة تصل إلى 150 كم/ساعة (ما يعادل إعصار من الفئة 1). يتم تحقيق ذلك من خلال مزيج من سمك المواد القوي (عادة 4-5 مم)، وتصميم مخروطي يقلل من تحميل الرياح وتفريغ الدوامات، وهيكل قاعدة معزز. تم تصميم العمود لتركيب قاعدة مزودة بشفة على أساس خرساني مُهندَس مسبقًا، مما يضمن قاعدة آمنة ومستقرة يمكنها تحمل الأحمال الثابتة والديناميكية المجمعة لكامل التجميع.

2.2 توليد الطاقة: وحدة شمسية TOPCon بقدرة 200 واط

تتم معالجة توليد الطاقة بواسطة لوح شمسي أحادي البلورة بقدرة 200 واط ذروة (Wp). يستخدم هذا اللوح تقنية خلايا Tunnel Oxide Passivated Contact (TOPCon) المتقدمة، والتي تقلل بشكل كبير من خسائر إعادة التركيب السطحي وتعزز كفاءة الخلايا إلى أكثر من 23%. تسمح هذه الكفاءة العالية بتحقيق عائد طاقة أكبر من مساحة صغيرة، وهي ميزة رئيسية في التركيبات ذات المساحات المحدودة. تم اعتماد أداء اللوح وفقًا لمعايير IEC 61215 (تأهيل التصميم) وIEC 61730 (تأهيل السلامة).

يسمح التصميم المقسم بتركيب اللوح بقدرة 200 واط على قاعدة قابلة للتعديل، مما يمكّن من الميل الدقيق من 0 إلى 60 درجة. هذه القابلية للتعديل حاسمة لتحسين الزاوية بناءً على خط عرض الموقع، مما يزيد من التقاط الإشعاع الشمسي على مدار السنة وزيادة الإنتاج السنوي للطاقة بنسبة تصل إلى 25% مقارنةً بلوح مثبت أفقيًا. تم بناء الوحدة لتدوم، مع ضمان إنتاج طاقة خطي لمدة 25 عامًا وبناء قوي يتضمن زجاج أمامي مقسى مضاد للانعكاس بسمك 3.2 مم وإطار من الألمنيوم المؤكسد المتين.

2.3 تخزين الطاقة: نظام بطارية LiFePO4 بقدرة 800Wh

في قلب استقلالية النظام توجد بطارية Lithium Iron Phosphate (LiFePO4 أو LFP) عالية السعة بقدرة 800 واط ساعة (Wh). تم اختيار كيمياء LFP لسلامتها الاستثنائية، واستقرارها الحراري، وعمرها الطويل، حيث يمكنها توفير أكثر من 2,000 دورة تفريغ عميق حتى عمق تفريغ (DOD) بنسبة 80%. وهذا يترجم إلى عمر تشغيل موثوق به يزيد عن 5-7 سنوات، متفوقًا بشكل كبير على البطاريات التقليدية القائمة على الرصاص.

تتم إدارة البطارية بواسطة نظام إدارة البطارية (BMS) المدمج. توفر هذه الدائرة الإلكترونية المتطورة حماية حاسمة ضد الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، والتيار الزائد، والدوائر القصيرة، ودرجات الحرارة القصوى. بالنسبة لهذا النموذج المخصص للمناخ الجبلي، يتضمن نظام إدارة البطارية ميزة حماية الشحن في درجات الحرارة المنخفضة، والتي تمنع الشحن تحت 0 درجة مئوية لتجنب ترسيب الليثيوم والتلف الدائم للخلايا، مما يضمن صحة البطارية في البيئات الباردة. تم حساب سعة 800Wh بدقة لتشغيل مجموعة الإضاءة بقدرة 100 واط لمدة 12 ساعة في الليلة مع احتياطي استقلالية لمدة 5 أيام، مما يضمن التشغيل المستمر خلال فترات طويلة من الإشعاع الشمسي المنخفض.

2.4 مجموعة الإضاءة والتحكم: 100 واط LED مع وحدة تحكم MPPT ذكية

محرك الإضاءة هو مجموعة إضاءة LED بقدرة 100 واط عالية الكفاءة تحتوي على شرائح متميزة من قادة الصناعة مثل Bridgelux أو Lumileds. توفر هذه الشرائح كفاءة مضيئة استثنائية تتجاوز 170 لومن لكل واط (lm/W)، مما ينتج أكثر من 17,000 لومن من الضوء الساطع والواضح (5000K CCT) لإضاءة الطرق السريعة متعددة المسارات بفعالية. يتم احتواء مجموعة الإضاءة في هيكل من الألمنيوم المصبوب الذي يعمل كمشتت حراري سلبي، مما يضمن إدارة حرارية مثالية وعمر تشغيل يبلغ 50,000 ساعة (L70). يتم إغلاق التركيبة بالكامل لتلبية تصنيف IP66، مما يجعلها محصنة ضد الغبار وخرطوم المياه القوي.

تقدم الذكاء النظامي وحدة تحكم متقدمة في نقاط الطاقة القصوى (MPPT). مع كفاءة تتبع تزيد عن 99% وكفاءة تحويل تبلغ 98%، تعظم وحدة التحكم MPPT حصاد الطاقة من اللوح الشمسي من خلال تعديل نقطة التشغيل الكهربائية ديناميكيًا. كما تدير وحدة التحكم ملف شحن البطارية وإنتاج مجموعة الإضاءة. تتميز بوضع تشغيل افتراضي من الغسق إلى الفجر ويمكن برمجتها بملف تخفيض متعدد المراحل يعتمد على الوقت (مثل 100% لمدة 4 ساعات، 50% لمدة 6 ساعات، 75% لمدة ساعتين) للحفاظ على الطاقة وزيادة الاستقلالية. تتيح الاتصال الاختياري عبر 4G/LoRaWAN المراقبة عن بُعد لحالة النظام، وتنبيهات الأعطال، والتحكم عن بُعد في معلمات الإضاءة، مما يسهل الصيانة الاستباقية وإدارة الأسطول.

3.0 الأداء في البيئات الجبلية

تم تصميم نموذج 10م إنارة الشوارع الشمسية 100 واط عالية الرياح بشكل شامل لمواجهة التحديات الفريدة للمناطق الجبلية. تمنع طلاء المسحوق المقاوم للأشعة فوق البنفسجية على مجموعة الإضاءة والاستقرار الطبيعي للأشعة فوق البنفسجية لمواد العمود المجلفن والألواح الشمسية التدهور الناتج عن الإشعاع الشمسي الشديد في الارتفاعات العالية. تصنيف 150 كم/ساعة للرياح هو أمر لا يمكن التفاوض عليه للمرتفعات المكشوفة وممرات الجبال. علاوة على ذلك، فإن 5 أيام من الاستقلالية أمر حاسم للمناطق المعرضة للضباب المطول، أو الثلوج، أو الغيوم، مما يضمن عدم تعرض السلامة العامة للخطر بسبب الظروف البيئية.

4.0 الشهادات والامتثال

تلتزم SOLARTODO بتقديم منتجات تلبي أعلى المعايير العالمية للسلامة والجودة والأداء.

• IEC 60598: المتطلبات العامة والاختبارات لمجموعات الإضاءة.
• IEC 62124: تأهيل التصميم والموافقة النوعية للأنظمة المستقلة للطاقة الشمسية (PV).
• IEC 61215 / UL 1703: وحدات الطاقة الشمسية البلورية السيليكونية - تأهيل التصميم والموافقة النوعية.
• IP66/IP67: تصنيفات حماية الدخول لمجموعة الإضاءة وحاوية البطارية.
• CE & RoHS: الامتثال للمعايير الأوروبية للصحة والسلامة وحماية البيئة.
• AASHTO: المعايير للدعائم الهيكلية لعلامات الطرق السريعة، ومجموعات الإضاءة، وإشارات المرور.