SOLARTODO 8م مصباح الشارع الشمسي المتكامل 60 واط: نظرة تقنية عميقة

1. المقدمة: إعادة تعريف الإضاءة الحضرية

يمثل مصباح الشارع الشمسي المتكامل 60 واط من SOLARTODO بارتفاع 8 أمتار تحولاً في البنية التحتية الحضرية المستدامة. مصمم للأداء وطول العمر والذكاء، يوفر هذا النظام المتكامل بالكامل إضاءة موثوقة ومستقلة عن الشبكة للطرق البلدية والشوارع السكنية والمناطق العامة. من خلال دمج وحدة ضوئية (PV) عالية الكفاءة، وبطارية فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) المتينة، ووحدة تحكم MPPT المتقدمة، ومصباح LED عالي اللومن في وحدة واحدة مبسطة، فإنه يلغي الحاجة إلى الأسلاك الخارجية والتركيب المعقد. يضمن هذا التصميم وقت نشر سريع يقل عن 30 دقيقة لكل عمود، كما يعزز الجاذبية الجمالية ويمنع السرقة. مع قدرة مصنفة تبلغ 60 واط واستقلالية للنظام تصل إلى 4 أيام، تم تحسينه للمناخات المعتدلة، حيث يقدم أداءً متسقًا حتى خلال فترات طويلة من الإشعاع الشمسي المنخفض، بما يتوافق تمامًا مع المعايير الدولية مثل IEC 62124 للأنظمة المستقلة للطاقة الشمسية [1].

2. هيكل النظام: قوة التكامل

تكمن الابتكار الأساسي في نموذج 8م في هيكله المتكامل. يجمع النظام بين لوحة شمسية بقدرة 120 واط، وبنك بطاريات بسعة 500 واط ساعة، ومصباح LED بقدرة 60 واط في غلاف واحد مثبت على عمود فولاذي مجلفن بالغمس الساخن بارتفاع 8 أمتار. يقلل هذا النهج المتكامل من البصمة الفيزيائية للنظام وحمل الرياح بينما يبسط اللوجستيات والتركيب. تم تصنيع الغلاف من الألمنيوم المصبوب، مما يوفر إدارة حرارية متفوقة وتصنيف IP66 للحماية من دخول الغبار والماء، كما هو محدد في معيار IEC 60598 للأضواء [2]. يسمح التصميم الداخلي القابل للتعديل بالوصول السهل إلى المكونات الرئيسية—البطارية، ووحدة التحكم، ومحرك LED—لأغراض الصيانة أو التحديثات المستقبلية، مما يضمن تكلفة إجمالية منخفضة للملكية على مدى عمر التصميم البالغ 25 عامًا.

3. توليد الطاقة الشمسية: تقنية TOPCon المتقدمة

في قلب نظام توليد الطاقة توجد لوحة شمسية أحادية البلورة بقدرة 120 واط قمة (Wp) تتميز بتقنية Tunnel Oxide Passivated Contact (TOPCon). تقلل هذه البنية الخلوية المتقدمة بشكل كبير من خسائر إعادة التركيب، مما يعزز كفاءة الخلية إلى أكثر من 23%، وهو تحسين ملحوظ مقارنة بخلايا PERC التقليدية. تبلغ أبعاد اللوحة حوالي 1.2 متر × 0.6 متر، وهي محاطة بزجاج مقسى عالي الشفافية ومطلي بمادة مضادة للانعكاس، مما يزيد من امتصاص الضوء ويوفر حماية قوية ضد المخاطر البيئية مثل البرد والحطام المتطاير بفعل الرياح. تم اعتماد أداء اللوحة لتلبية معايير IEC 61215 وIEC 61730 [3]، مما يضمن موثوقية طويلة الأمد ومعدل تدهور في إنتاج الطاقة يقل عن 0.4% سنويًا، مما يضمن أكثر من 85% من طاقتها الاسمية بعد 25 عامًا من التشغيل.

4. نظام تخزين الطاقة: LiFePO4 لموثوقية لا مثيل لها

تتم إدارة تخزين الطاقة بواسطة بنك بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4 أو LFP) بسعة 500 واط ساعة. تم اختيارها لسلامتها الاستثنائية، واستقرارها الحراري، وطول عمرها، حيث يمكن لبطارية LFP تحمل أكثر من 2000 دورة تفريغ عميق حتى عمق تفريغ 80% مع الاحتفاظ بأكثر من 80% من سعتها الأصلية. يوفر نظام إدارة البطارية (BMS) المدمج حماية شاملة ضد الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، والدوائر القصيرة، ودرجات الحرارة القصوى. يتضمن نظام BMS ميزة حماية من انخفاض درجة الحرارة تمنع الشحن تحت 0 درجة مئوية، مما يحمي صحة البطارية في الظروف الباردة. يوفر هذا النظام القوي لتخزين الطاقة استقلالية لمدة 4 أيام، مما يضمن بقاء المصباح الشمسي قيد التشغيل لمدة تصل إلى 96 ساعة خلال الطقس الممطر أو الغائم المستمر، وهو متطلب حاسم لسلامة العامة وتطبيقات الإضاءة الحرجة.

5. المصباح ونظام الإضاءة: الدقة والفعالية

يستخدم المصباح بقدرة 60 واط شرائح LED عالية الكفاءة من شركات رائدة في الصناعة مثل Bridgelux أو Lumileds، محققًا فعالية مضيئة تتجاوز 170 لومن لكل واط. ينتج عن ذلك تدفق مضيء إجمالي يتجاوز 10,200 لومن، مما يوفر إضاءة رائعة مناسبة للطرق الحضرية التي تتطلب مستوى عالٍ من السطوع والتجانس. تتمتع LEDs بعمر مصنف (L70) يزيد عن 50,000 ساعة، مما يعادل أكثر من 11 عامًا من التشغيل بمعدل 12 ساعة في الليلة. يتميز نظام الإضاءة بعدسة مصممة بدقة لتوزيع الضوء من النوع الثاني أو الثالث، مما يضمن توجيه الضوء بدقة إلى سطح الطريق، مما يقلل من تلوث الضوء والوهج. يلبي هذا التحكم البصري المحسن متطلبات صارمة لمعايير إضاءة الطرق مثل IESNA RP-8-18 [4].

6. التحكم الذكي والإدارة: ذكي، فعال، متصل

تتم إدارة تشغيل النظام بواسطة وحدة تحكم متقدمة لتتبع النقطة القصوى للطاقة (MPPT) بكفاءة تتبع تزيد عن 98%. تعظم هذه الوحدة حصاد الطاقة من اللوحة الشمسية تحت جميع ظروف الطقس. تتضمن وظيفة متطورة من الغسق إلى الفجر ونمط تخفيض مضاء متعدد المراحل. علاوة على ذلك، تم تجهيز النظام بجهاز استشعار حركة بالأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR) يمكّن من تخفيض الإضاءة التكيفي. في غياب الحركة أو المشاة، تنخفض الإضاءة إلى مستوى مسبق الضبط (مثل 30% من السطوع)، مما يوفر حتى 60% من الطاقة. عند اكتشاف الحركة، تعود الإضاءة فورًا إلى 100% من السطوع. لتعزيز إدارة الأصول، يتضمن النظام وحدة مراقبة عن بُعد تعمل على شبكات 4G أو LoRaWAN، مما يسمح للمشغلين بمراقبة الحالة في الوقت الحقيقي، واستلام تنبيهات الأعطال، وضبط ملفات الإضاءة عن بُعد عبر منصة إدارة مركزية.

7. السلامة الهيكلية والمواد: مصمم ليدوم

تم تصنيع العمود بارتفاع 8 أمتار من فولاذ Q235 عالي الجودة ويخضع لعملية جلفنة بالغمس الساخن وفقًا لمعايير ASTM A123 [5]. يوفر ذلك طلاء زنك سميك ودائم يحمي من التآكل لعقود، حتى في البيئات الحضرية القاسية. تم تصميم العمود بشكل ثماني مدبب لتحمل سرعات الرياح تصل إلى 140 كم/ساعة، مما يضمن الاستقرار الهيكلي وسلامة العامة. تم تصميم النظام بالكامل، بما في ذلك الأساس ومواد التركيب، لتحمل الظروف القاسية وطول العمر، مع التركيز على استخدام مواد مقاومة للتآكل مثل المسامير الفولاذية المقاومة للصدأ والألمنيوم المطلي بالمسحوق لهيكل المصباح.

8. الامتثال والشهادات

تم تصميم وتصنيع مصباح الشارع الشمسي المتكامل 60 واط من SOLARTODO وفقًا لمجموعة من المعايير الدولية لضمان أعلى مستويات السلامة والجودة والأداء. تشمل الشهادات الرئيسية:

• IEC 60598: المتطلبات العامة والاختبارات للأضواء.
• IEC 62124: المتطلبات للأنظمة المستقلة للطاقة الشمسية (PV).
• IEC 61215: تأهيل التصميم والموافقة على النوع لوحدات الطاقة الشمسية البلورية.
• علامة CE: الامتثال لمعايير الصحة والسلامة وحماية البيئة للمنتجات المباعة داخل المنطقة الاقتصادية الأوروبية.
• IP66: تصنيف حماية الدخول، مما يدل على الحماية الكاملة من الغبار وخرطوم الماء القوي.

9. التطبيقات

مع تكوينه المتوازن من الطاقة والاستقلالية والتحكم الذكي، يعد هذا المصباح الشمسي المتكامل بقدرة 60 واط الحل المثالي لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:

• الطرق الحضرية والشريانية: توفير إضاءة موثوقة ومتجانسة للطرق ذات الحركة المتوسطة.
• الشوارع السكنية: تعزيز السلامة والأمان في الأحياء دون تكلفة تمديد الشبكة.
• الحدائق العامة والممرات: إضاءة المناطق الترفيهية والممرات المشاة.
• الحرم الجامعي التجاري والصناعي: تأمين المحيطات الكبيرة ومناطق وقوف السيارات بإضاءة مستدامة.
• المناطق النائية والريفية: توفير الإضاءة الحديثة للمجتمعات التي لا تتوفر فيها إمكانية الوصول إلى الشبكة أو تكون تكلفتها مرتفعة.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

1. ما هي العمر المتوقع للنظام بالكامل؟ تم تصميم النظام لعمر يزيد عن 25 عامًا. تتمتع اللوحة الشمسية بضمان إنتاج طاقة لمدة 25 عامًا، ومن المتوقع أن يدوم العمود الفولاذي المجلفن لأكثر من 25 عامًا، وعادة ما تتطلب بطارية LFP استبدالها بعد 5-7 سنوات (أو أكثر من 2000 دورة). يتمتع وحدة LED بعمر مصنف يزيد عن 50,000 ساعة، مما يترجم إلى أكثر من 11 عامًا من الخدمة قبل حدوث تدهور كبير في اللمعان.

2. كيف يعمل الضوء خلال فترات طويلة من الطقس السيئ؟ تم تكوين النظام مع بطارية LFP بسعة 500 واط ساعة ولوحة شمسية بقدرة 120 واط، مما يوفر استقلالية لمدة 4 أيام. هذا يعني أنه يمكنه العمل لمدة أربع ليالٍ متتالية دون أي ضوء شمس، مما يضمن إضاءة موثوقة خلال فترات طويلة من الطقس الممطر أو الغائم، وهو أمر شائع في المناخات المعتدلة. تساعد ميزات التعتيم الذكي أيضًا على توفير الطاقة وتمديد هذه الاستقلالية إذا لزم الأمر.

3. ما هي الصيانة المطلوبة لهذا المصباح الشمسي؟ بفضل تصميمه المتكامل ومكوناته المتينة، تكون الصيانة بسيطة. نوصي بتنظيف دوري لسطح اللوحة الشمسية (1-2 مرة في السنة) لإزالة الغبار والحطام الذي يمكن أن يعيق إنتاج الطاقة. تقوم قدرة النظام على المراقبة عن بُعد بالإبلاغ تلقائيًا عن أي أعطال أو مشاكل في الأداء، مما يسمح بالخدمة المستهدفة عند الحاجة بدلاً من الفحوصات الروتينية. البطارية هي المكون الرئيسي الوحيد المتوقع أن يتطلب استبداله، عادة مرة واحدة كل 5-7 سنوات.

4. هل يمكن تخصيص جدول الإضاءة؟ نعم. يسمح وحدة التحكم الذكية MPPT بملفات إضاءة مرنة وقابلة للتخصيص. بينما يكون الوضع الافتراضي هو من الغسق إلى الفجر مع تخفيض الإضاءة التكيفي، يمكن برمجته لسيناريوهات مختلفة، مثل العمل بكامل الطاقة لمدة 5 ساعات الأولى، ثم التعتيم إلى 40% لمدة 6 ساعات التالية، ثم العودة إلى الطاقة الكاملة لمدة ساعة واحدة قبل الفجر. يمكن تعديل هذه الملفات عن بُعد عبر نظام الإدارة المركزية.

5. ما مدى صعوبة عملية التركيب؟ التركيب بسيط وسريع بشكل ملحوظ. يعني التصميم المتكامل أنه لا حاجة للأسلاك الخارجية بين اللوحة والبطارية والضوء. يمكن لفريق صغير عادةً تركيب وحدة في أقل من 30 دقيقة بمجرد أن يجف الأساس الخرساني. تتضمن العملية تأمين العمود إلى الأساس، ورفع وحدة المصباح المتكاملة إلى قمة العمود، وتأمينها باستخدام القوس المرفق. لا تتطلب أي مهارات كهربائية متخصصة.

المراجع

[1] اللجنة الكهروتقنية الدولية. (2008). IEC 62124: الأنظمة المستقلة للطاقة الشمسية (PV) - التحقق من التصميم. [2] اللجنة الكهروتقنية الدولية. (2020). IEC 60598-1: الأضواء - الجزء 1: المتطلبات العامة والاختبارات. [3] اللجنة الكهروتقنية الدولية. (2016). IEC 61215: وحدات الطاقة الشمسية (PV) الأرضية - تأهيل التصميم والموافقة على النوع. [4] جمعية الهندسة الإضائية. (2018). ANSI/IES RP-8-18: الممارسة الموصى بها لتصميم وصيانة إضاءة الطرق ومرافق وقوف السيارات. [5] الجمعية الأمريكية لاختبار المواد. (2017). ASTM A123 / A123M - 17: المواصفة القياسية للطلاءات الزنك (المجلفنة بالغمس الساخن) على المنتجات الحديدية والفولاذية.