2 في 1 إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية

يجمع مصباح الشارع الشمسي 2 في 1، الذي يُطلق عليه غالبًا “الكل في اثنين” أو مصباح الشارع الشمسي “المنفصل” - بين وحدة إنارة (ليد) عالية الكفاءة مع لوحة شمسية مُركّبة بشكل منفصل وبطارية/وحدة تحكم عن بُعد لتوفير مرونة في التركيب وسهولة الصيانة والأداء القابل للتطوير لمشاريع الإضاءة الخارجية البلدية والتجارية والسكنية. عند تحديد هذه الأنظمة وتحديد مواقعها بشكل صحيح، توفر هذه الأنظمة إضاءة ليلية موثوقة مع استقلالية متعددة الليالي وخيارات تحكم ذكية وتكلفة إجمالية أقل للملكية مقارنة بالحلول المماثلة التي تعتمد على الشبكة.

ما معنى “2 في 1” / “الكل في اثنين”

• التعريف: عادةً ما يضع مصباح الشارع الشمسي 2 في 1 اللوح الشمسي ومصباح LED في وحدتين متصلتين: وحدة تحتوي على الوحدة الكهروضوئية وأخرى تحتوي على وحدة إضاءة LED، مع وجود بطاريات/وحدات تحكم إما داخل جسم المصباح، أو في حاوية منفصلة، أو في قاعدة العمود. وهذا يختلف عن “الكل في واحد” حيث يتم وضع اللوحة والمصباح والبطارية ووحدة التحكم في مبيت واحد.

• المتغيرات:

  • لوحة مفصولة، البطارية في العمود:: شائع لسعة البطارية الأعلى.

  • لوحة فوق وحدة الإنارة العلوية، وحدة تحكم منفصلة:: محسن للمظهر ولكنه يسمح بالوصول إلى وحدة التحكم.

  • تصاميم ثنائية اللوحة:: شريحتان كهروضوئيتان لزيادة التقاط الطاقة في منطقة القطب المحدودة.

المكونات الأساسية والبنية التقنية

فقرات قصيرة لسهولة القراءة.

الوحدة الكهروضوئية

• يتم استخدام الخلايا متعددة البلورات أو أحادية البلورية؛ وتهيمن الخلايا أحادية البلورية (عالية الكفاءة) على المنتجات المتميزة. يخضع تحديد حجم اللوحة للتشمس في الموقع والطلب اليومي على الطاقة. تُستخدم تصميمات الألواح المزدوجة حيث لا يمكن للوحة واحدة توفير الطاقة المطلوبة أو عند الحاجة إلى تحسين الإمالة.

وحدة إنارة LED

• مصفوفات (ليد) عالية الكفاءة (غالبًا ما تكون أكثر من 120 لومن/ثانية في الأنظمة الحديثة) مع عدسات بصرية أو عاكسات لتوزيع الضوء على الطرق أو المناطق. تتراوح خيارات درجة الحرارة اللونية عادةً من الأبيض الدافئ (3000 كلفن) إلى الأبيض البارد (5700 كلفن)، مع 4000 كلفن شائعة للإضاءة الحضرية. تدرج أوراق بيانات المنتج قائمة بمخرجات اللومن وزاوية الشعاع وتصنيف BUG (الإضاءة الخلفية والإضاءة العلوية والوهج).

البطارية

• يتزايد تفضيل كيمياء الليثيوم، وخاصةً LiFePO₄، بسبب عمر الدورة الطويل والاستقرار الحراري وأداء عمق التفريغ. وتتراوح أهداف الاستقلالية النموذجية من ليلتين إلى 5 ليالٍ من الطاقة المخزنة، مع تصميم المنشآت الأكبر حجماً لاستقلالية أطول في المناخات الغائمة. لا يزال حمض الرصاص يظهر في النماذج منخفضة التكلفة ولكنه يقصر فترات الخدمة.

وحدة التحكم وإلكترونيات الطاقة

• تُنتج وحدات التحكم في تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) حصادًا كهروضوئيًا أعلى من وحدات التحكم في الإشعاع المتغير. تدمج وحدات التحكم الذكية ملفات تعريف التعتيم ومدخلات اكتشاف الحركة وتعويض درجة الحرارة وقدرات القياس عن بُعد.

الميكانيكية والحاوية

• العلب المصنوعة من الألومنيوم المصبوب من الألومنيوم، والطلاء بالمسحوق، والعدسات الزجاجية المقواة شائعة. تضمن تصنيفات IP (IP65/IP66) وتصنيفات مقاومة الصدمات IK المتانة في الهواء الطلق. تحافظ المسارات الحرارية والمشتتات الحرارية على درجات حرارة منخفضة لوصلات مصابيح LED للحفاظ على انخفاض استهلاك التجويف عند مستويات متواضعة على مر السنين.

مقاييس الأداء ومنهجية التحجيم

ابدأ كل نقطة فرعية كفقرة قصيرة.

مؤشرات الأداء الرئيسية

• الفعالية المضيئة (لومن/ثانية)، والإضاءة المقدمة، والتجانس، وسحب الطاقة، وسعة البطارية (آه ووات/ساعة)، والذروة الكهروضوئية (Wp)، وليالي الاستقلالية، والعمر المتوقع للنظام (سنوات). توفير مستويات الإضاءة المقاسة أو المحسوبة على الأرض للامتثال للمعايير المحلية.

نهج توازن الطاقة

1. احسب الطاقة الليلية المطلوبة (ساعة/ليلة) من ساعات الإضاءة المطلوبة وفعالية التجهيزات.

2. إضافة خسائر النظام (عدم كفاءة المحرك، والأسلاك، ومحدودية درجة الحرارة).

3. تحديد التوليد الكهروضوئي في اليوم الواحد في الموقع باستخدام ساعات ذروة الشمس المحلية؛ ثم تحديد حجم المصفوفة الكهروضوئية مع عامل أمان (عادةً 1.2-1.6) لتغطية التباين الموسمي.

4. حجم البطارية لتلبية متطلبات التشغيل الذاتي (Wh × التشغيل الذاتي ÷ عمق التفريغ القابل للاستخدام).
   ينتج عن هذه الطريقة تصميم قوي مناسب للمشتريات البلدية.

مثال عملي (موجز)

• يستهلك مصباح الشارع الذي يتطلب 6000 لومن لمدة 12 ساعة ليلاً بمعدل 120 لومن/وات 50 واط (6000 ÷ 120). الطاقة لكل ليلة = 50 واط × 12 ساعة = 600 واط/ساعة. للاستقلالية لمدة 3 ليالٍ، البطارية = 1800 واط/ساعة. مع DOD القابل للاستخدام 80% (LiFePO₄)، البطارية الاسمية ≈ 2,250 واط/ساعة. إذا كان الموقع يتلقى 4 ساعات ذروة للشمس في اليوم وتبلغ خسائر النظام 25%، فإن الطاقة الكهروضوئية المطلوبة ≈ (600 Wh × 1.25) ÷ 4 ساعات = ~ 187 Wp (تقريبًا إلى وحدات قياسية 200-250 Wp أو ترتيب اللوحة المزدوجة). يتبع هذا المثال ممارسة التصميم الشائعة التي تستخدمها الشركات المصنعة.

أفضل ممارسات التركيب وتحديد الموقع والتركيب والتركيب

ارتفاع العمود والقياسات الضوئية

• اختر ارتفاعات الأعمدة التي تلبي الإضاءة المستهدفة والتوحيد: المسارات السكنية 3-6 أمتار، والطرق 6-12 مترًا. يؤثر ارتفاع التركيب على التباعد واختيار الشعاع. استخدم برنامج القياس الضوئي لتأكيد التباعد/الارتفاع.

توجيه اللوحة وإمالتها

• قم بتوجيه الألواح الكهروضوئية نحو الجنوب الحقيقي (نصف الكرة الشمالي) مع إمالة قريبة من خط العرض للحصول على أداء على مدار العام. بالنسبة للأنظمة المنفصلة، يمكن تركيب الألواح بشكل مستقل عن وحدة الإنارة لتحسين الالتقاط دون تغيير هندسة العمود. تسمح الألواح المزدوجة باستراتيجيات الإمالة شرقاً/غرباً في الأعمدة المقيدة.

الكابلات والموصلات

• استخدم كابلات مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية ومقاومة للأشعة الخارجية. يجب أن تكون الموصلات معادلة ل MC4 ومقاومة للماء. يجب حماية مسارات الكابلات من القوارض والتآكل. تأريض العمود والعلب المعدنية إلزامي للسلامة.

إمكانية الوصول للصيانة

• حدد موقع البطاريات ووحدات التحكم في خزانات قابلة للقفل على ارتفاع يمكن الوصول إليه، أو في مقصورات القاعدة مع حماية من السرقة. وهذا يقلل من وقت الصيانة مقابل رفع وحدة إنارة كاملة.

أوضاع التحكم والميزات الذكية والمراقبة عن بُعد

جداول التعتيم

• الملامح النموذجية: الكثافة الكاملة في أول 1-3 ساعات بعد الغسق، يليها التعتيم المتدرج إلى 30-60% خلال الليل، أو التعزيز الذي يتم تشغيله بالحركة إلى أقصى حد. يعد تخصيص ملف تعريف الطاقة أمرًا أساسيًا لتحقيق التوازن بين الرؤية وعمر البطارية.

مستشعرات الحركة و PIR

• يحافظ تنشيط الحركة المدمج على الطاقة في بيئات المشاة المنخفضة مع الحفاظ على السلامة عند اكتشاف التواجد.

القياس عن بُعد وإنترنت الأشياء

• تدعم وحدات التحكم الحديثة شبكات LoRaWAN أو NB-IoT أو GSM أو الترددات اللاسلكية الخاصة للمراقبة المركزية لإنتاج الطاقة وحالة شحن البطارية وتنبيهات الأعطال وتحديثات البرامج الثابتة. تقلل التشخيصات عن بُعد من لفات الشاحنات وتسرّع الاستجابة.

اعتبارات الشبكة الذكية

• في عمليات النشر المختلطة أو المتصلة، يمكن لوحدات التحكم قبول شحن الشبكة أو تصدير القياس عن بُعد إلى منصات إدارة الإضاءة في المدينة للتحكم والجدولة التكيفية.

المتانة، والمواد، والحماية من الدخول، والتصميم الحراري

الحماية من الدخول والمتانة الميكانيكية

• معيار IP65 أو أعلى هو المعيار ضد الغبار ونفاثات الماء؛ ويفضل IP66 للمناخات الأكثر قسوة. تحمي IK07-IK10 من الصدمات في الأماكن العامة. الألومنيوم المطلي بالمسحوق يقاوم التآكل.

الإدارة الحرارية

• تُعد المشتتات الحرارية والمسارات الحرارية أمرًا بالغ الأهمية. يجب تركيب مصابيح LED على وحدات MCPCB مع توصيل حراري فعال إلى المبيت. يقلل ارتفاع درجة حرارة الوصلة من ناتج التجويف ويقلل من العمر الافتراضي. غالبًا ما توفر أوراق بيانات البائعين توقعات العمر الافتراضي L70 أو L90 في درجات حرارة Tc المحددة.

الحماية الحرارية للبطارية

• أداء البطاريات أسوأ في الحرارة أو البرودة الشديدة. تعمل التدفئة النشطة، أو العزل السلبي، أو وضعها في خزانة معتدلة حرارياً على إطالة العمر الافتراضي. وتتحمل بطاريات LiFePO₄₄ درجات حرارة أعلى ولكنها تستفيد من الإدارة الحرارية لتحقيق الموثوقية.

الاقتصاديات التشغيلية ودورة الحياة

التكلفة الإجمالية للملكية (TCO)

• يشمل التكلفة الإجمالية للملكية النفقات الرأسمالية الأولية، وتكاليف التركيب والأعمدة، والصيانة (استبدال البطارية، ومشغل LED)، وتوفير الطاقة مقابل كهرباء الشبكة، ووقف التشغيل. التحديد المناسب للحجم المناسب يقلل من الاستبدال المبكر للبطارية ويتجنب الإفراط في المواصفات.

الفترات الزمنية للخدمة

• عادةً ما تحقق بطاريات LiFeFePO₄ عادةً ما بين 3000 و5000 دورة عند مستوى معتدل من التفريغ - وغالبًا ما يترجم ذلك إلى 7-12 سنة حسب عمق التفريغ والمناخ. عادةً ما تحافظ مصابيح LED عادةً على ناتج لومن >70% لمدة تزيد عن 50,000 ساعة مع الإدارة الحرارية الصحيحة. قد تتطلب وحدات التحكم والموصلات الفحص كل 2-3 سنوات.

نهاية العمر الافتراضي وإعادة التدوير

• يجب إعادة تدوير البطاريات وفقاً للوائح المحلية. تحتوي المصابيح الكهروضوئية على الحد الأدنى من المواد الخطرة ولكن ينبغي إخراجها من الخدمة بطريقة مسؤولة. وغالباً ما تظل الوحدات الكهروضوئية تعمل إلى ما بعد العمر التشغيلي للبطارية والإلكترونيات؛ يجب النظر في برامج إعادة التشغيل أو تجديد البطارية لإطالة العمر التشغيلي.

القائمة المرجعية للمشتريات وعينة المواصفات الفنية

استخدم قائمة المراجعة هذه عند إعداد طلب تقديم العروض أو طلب الشراء.

• نوع النظام: 2 في 1 / الكل في اثنين، مع لوحة منفصلة عن التركيبات.

• ناتج التجويف الاسمي والإضاءة المستهدفة (لوكس) عند ارتفاع التركيب.

• فعالية LED (lm/W) وكفاءة المحرك (%).

• حجم المصفوفة الكهروضوئية (Wp)، ونوع اللوحة (أحادية/مونية PERC)، وتفاوت الطاقة (+/- %).

• كيمياء البطارية (يفضل استخدام LiFePO₄)، السعة الاسمية (Wh)، عمر الدورة، وزارة الدفاع القابلة للاستخدام.

• نوع وحدة التحكم: MPPT مع ملفات تعريف قابلة للبرمجة؛ خيارات القياس عن بُعد: LoRa/NB-IoT/GSM.

• الحماية: تصنيف IP، تصنيف IK، فئة الحماية من زيادة التيار (على سبيل المثال، 10 كيلو أمبير SPD).

• نطاق درجة حرارة التشغيل والضمان (LED، البطارية، اللوحة الشمسية).

• الشهادات: CE / RoHS / IEC 60598 أو ما يعادلها للمصابيح؛ IEC 62109 للبطاريات الكهروضوئية؛ UN38.3 للبطاريات عند الشحن.

• توافر قطع الغيار وشبكة الخدمة المحلية.

• تقرير التكليف والقياس الضوئي لكل قطعة.

جدول المقارنة الفنية النموذجية

(تمثل القيم نطاقات نموذجية في الصناعة للمقارنة بين التصميمات؛ وضع اللمسات الأخيرة لكل موقع).

المزايا والمقايضات

المزايا (رصاصات قصيرة)

• وضع مرن للألواح الكهروضوئية لتحقيق عائد أفضل.

• سهولة الوصول إلى البطارية ووحدة التحكم للصيانة أو الاستبدال.

• سعة البطارية القابلة للتطوير من أجل استقلالية طويلة.

• غالباً ما تدعم مصفوفات كهروضوئية أكبر من الوحدات المدمجة.

المقايضات

• يزيد تعقيد الكابلات والتركيب قليلاً عن الوحدات المتكاملة المدمجة.

• قد تختلف البصمة البصرية لحامل اللوحة المنفصلة عن الجمالية المدمجة.

• يمكن أن تكون النفقات الرأسمالية المقدمة أعلى إذا كانت كبيرة الحجم لتحقيق استقلالية طويلة الأمد.

أوضاع الفشل الشائعة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

عناصر قصيرة وقابلة للتنفيذ.

• انخفاض الشحن / التشغيل الليلي المنخفض:: تحقق من اتجاه اللوحة، والأوساخ/التلوث، وأداء MPPT، وفقدان الكابلات.

• تقادم البطارية قبل الأوان:: التحقق من عمق التفريغ ودرجات الحرارة القصوى ونقاط ضبط الشاحن.

• الوميض أو فشل برنامج التشغيل:: تأكيد نموذج السائق، وأحداث الاندفاع المفاجئ، ودخول المياه الداخلة.

• فقدان الاتصالات:: فحص الهوائي أو اشتراك بطاقة SIM/البيانات (للهاتف الخلوي) أو اقتران التردد اللاسلكي.

المعايير والشهادات والامتثال

• ابحث عن وحدات الإنارة المتوافقة مع IEC 60598، والوحدات الكهروضوئية المتوافقة مع IEC 61215/61730، والبطاريات التي تم اختبارها وفقًا لمعيار UN38.3 للنقل. قد تكون معايير الحماية من زيادة التيار الكهربائي وتخفيف الصواعق ضرورية في بعض المناطق. يقدم الموردون ذوو السمعة الطيبة إعلان المطابقة وتقارير الاختبار عند الطلب.

الاعتبارات البيئية والمناخية

• في المناخات الباردة، تنخفض سعة البطارية الفعالة بالواط، مما يؤدي إلى تقليل سعة البطارية أو عزلها. في المناخات الحارة، يؤدي ارتفاع درجة الحرارة المحيطة إلى تقصير عمر البطارية وتقليل الكفاءة الكهروضوئية. تحليل الظل أمر بالغ الأهمية - يمكن للألواح المظللة أن تقلل بشكل كبير من الإنتاج. تصميم الإشعاع الشمسي المحلي والتباين الموسمي.

المشتريات: العوامل المحركة للأسعار ونصائح التفاوض

• محركات الأسعار: كيمياء البطارية وسعتها، وكفاءة اللوحة، والعلامة التجارية لمصابيح LED وتجميعها، وMPPT مقابل PWM، وخيارات القياس عن بُعد، وشروط الضمان.

• عناصر التفاوض: كفالة ممتدة على البطارية، بما في ذلك التشغيل في الموقع، وتوافر قطع الغيار والخدمة المحلية، ومعايير قبول الأداء (التحقق من القياس الضوئي). اطلب مجموعة عينات للاختبار التجريبي في ظل الظروف المحلية المتوقعة قبل طرحها على نطاق واسع.

فرص المفاضلة بين المنتجات

• ركز على حزم بطاريات LiFeFePO₄ المتينة مع خزائن قابلة للقفل.

• تقديم خيارات الألواح الكهروضوئية المزدوجة للمواقع ذات خطوط العرض المرتفعة أو المنخفضة الشمس.

• توفير المراقبة عن بُعد بنظام تسليم المفتاح مع لوحات المعلومات السحابية وتنبيهات الصيانة التنبؤية.

• تشغيل الحزمة واعتماد القياس الضوئي كمعيار قياسي.

• توفير قالب جدول تعتيم قابل للتكوين حسب الفئات الحضرية والسكنية والريفية.

مفهوم دراسة الحالة القصيرة

• استبدال المصابيح التقليدية التي تغذيها الشبكة على طريق ريفي منخفض الحركة بمصابيح شمسية 2 في 1 بحجم 4 ليالٍ من الاستقلالية. الوفورات في حفر الخنادق، وتكلفة الطاقة المستمرة، وسرعة النشر جعلت الاسترداد في غضون 3-6 سنوات حسب سعر الكهرباء والحوافز. تضمين نموذج ضوئي ومالي قصير عند العرض على البلديات.

الأسئلة الشائعة (FAQs)

السؤال 1: ماذا يعني “2 في 1” بالنسبة لمصابيح الشوارع الشمسية؟
A1: تشير إلى الأنظمة التي توجد فيها الوحدة الكهروضوئية ووحدة الإنارة بمصباح LED كوحدتين متصلتين بشكل وثيق، مما يسمح بتوجيه مستقل للوحة ووضع أو إسكان منفصل للبطارية ووحدة التحكم. وهذا يزيد من مرونة التركيب ويبسط الصيانة.

س2: ما نوع البطارية الأفضل لنظام 2 في 1؟
ج2: يُفضل استخدام فوسفات الليثيوم-الحديد (LiFePO₄) لعمر دورتها وسلامتها وانخفاض تكلفتها على مدى الحياة. اختر دورة حياة مثبتة للخلية وتأكد من وجود إدارة حرارية للبيئات الحارة.

السؤال 3: كم ليلة من الاستقلالية يجب أن أخطط لها؟
ج3: تستخدم التصميمات النموذجية من 2-5 ليالٍ. اختر العدد وفقًا لتقلبات الطقس المحلية وأهمية الإضاءة. يؤدي المزيد من الاستقلالية إلى زيادة حجم البطارية والألواح الكهروضوئية، مما يزيد من النفقات الرأسمالية ولكن يقلل من مخاطر الانقطاع.

س4: هل وحدات التحكم MPPT ضرورية؟
A4: تحصد وحدات التحكم MPPT طاقة أكثر من PWM في ظل الإشعاع المتغير ويوصى بها بشدة للأنظمة ذات الأداء العالي أو عندما تختلف الإمالة/التوجيه عن المستوى الأمثل.

السؤال 5: هل يمكن أن تدعم مصابيح 2 في 1 تكامل المدينة الذكية؟
ج5: نعم. يمكن لوحدات التحكم الحديثة الإبلاغ عن الحالة وقبول الأوامر عبر شبكات LoRaWAN أو NB-IoT أو GSM أو الشبكات الخاصة للإدارة المركزية والجدولة التكيفية.

س6: ما هي الصيانة التي ينبغي توقعها؟
ج6: تشمل المهام الروتينية تنظيف اللوحة وفحص الأختام والموصلات وفحص حالة البطارية الصحية وتحديثات البرامج الثابتة عند الاقتضاء. استبدال البطارية هو الحدث الرئيسي الأكثر احتمالاً للخدمة.

س 7: ما هي تصنيفات IP/IK الموصى بها؟
A7: بالنسبة للتركيبات العامة الخارجية، اختر IP66 للحماية القوية من المياه وIK08-IK10 لمقاومة التخريب/التأثير عند الضرورة.

س 8: كيف تختلف الشركات المصنعة؟
ج 8: تشمل الاختلافات الكفاءة الكهروضوئية، وكيمياء البطارية والضمان، وتطور MPPT، وبصريات وحدة الإنارة، وملامح التعتيم المتاحة، وشبكة الخدمة. قم بتقييم البائعين بناءً على الأدلة الضوئية وتقارير الاختبار والضمان والدعم المحلي بدلاً من السعر وحده.

الملاحظات الختامية

إذا كنت ترغب في ذلك، يمكن لشركة SunplusPro إعداد ورقة مواصفات مصممة خصيصًا وجدول بيانات لتحديد حجم الموقع من أجل تجربة (من ثلاثة إلى خمسة مصابيح) باستخدام الإضاءة المستهدفة والإحداثيات الجغرافية. ينتج عن هذا المشروع التجريبي بيانات أداء واقعية للتطبيق النهائي. يمكنني أيضًا إعداد نموذج قصير لطلب تقديم العروض استنادًا إلى قائمة مراجعة المشتريات أعلاه.