كيف تقوم بتركيب عمود إنارة بالطاقة الشمسية؟

تثبيت أ القطب الضوئي للطاقة الشمسية يتضمن خمس مراحل أساسية: تقييم الموقع وتقييم موارد الطاقة الشمسية، وتصميم الأساس وصب الخرسانة، وتركيب الأعمدة وتحريك مسامير التثبيت، وتوصيل الألواح الشمسية ونظام البطاريات، وإعدادات تشغيل وحدة الإنارة والتحكم فيها. يمكن تركيب عمود إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية القياسي ذو الذراع الواحد على أساس خرساني مُجهز بالكامل وتشغيله بواسطة طاقم مكون من شخصين خلال 4 إلى 6 ساعات بشرط معالجة الأساس مسبقًا وتجميع جميع المكونات مسبقًا والتحقق منها قبل الوصول إلى الموقع.

على عكس إنارة الشوارع المتصلة بالشبكة، لا يتطلب تركيب أعمدة الإنارة الشمسية حفر خنادق لكابلات الطاقة أو الاتصال بشبكة المرافق - مما يجعل التثبيت في مناطق جديدة أو مواقع نائية أو مواقع حيث يكون تركيب الكابلات تحت الأرض باهظ التكلفة بشكل ملحوظ. ومع ذلك، تتطلب تركيبات الطاقة الشمسية خطوات فنية إضافية - تحليل الإشعاع الشمسي، والتحقق من حجم البطارية، وتكوين وحدة التحكم في الشحن، وتوجيه اللوحة - التي لا تتطلبها الأعمدة المتصلة بالشبكة. يتم تناول كل خطوة من هذه الخطوات بالتفصيل في الأقسام أدناه.

المرحلة الأولى: تقييم الموقع وتقييم موارد الطاقة الشمسية

يعد تقييم الموقع أهم مرحلة قبل التثبيت لأعمدة الإنارة الشمسية، وهي الخطوة التي يتم تخطيها أو تنفيذها بشكل غير مناسب في أغلب الأحيان، مما يؤدي إلى ضعف أداء الأنظمة. سيوفر نظام الإضاءة الشمسية الذي يتناسب حجمه بشكل صحيح مع مصدر الطاقة الشمسية للموقع إضاءة موثوقة كل ليلة على مدار العام؛ سوف يفشل الجهاز الأصغر حجمًا في الشحن بالكامل خلال الأيام الملبدة بالغيوم المتتالية وينتج مخرجًا منخفضًا أو غائبًا خلال الفترات التي تكون فيها الإضاءة الموثوقة في أمس الحاجة إليها.

بيانات الإشعاع الشمسي لموقع التثبيت

المدخل الأساسي لتحجيم النظام الشمسي هو قيمة ساعات الذروة للشمس (PSH) لموقع التثبيت - عدد الساعات يوميًا التي يبلغ متوسط الإشعاع الشمسي خلالها 1000 وات/م2، أي ما يعادل حالة الاختبار القياسية لتصنيف الألواح الشمسية. تختلف قيم PSH بشكل كبير حسب الجغرافيا والموسم: قد يستقبلها موقع في جنوب إسبانيا أو المملكة العربية السعودية 6.0 إلى 7.5 PSH في المتوسط سنويًا ، في حين أن مواقع شمال أوروبا مثل المملكة المتحدة أو الدول الاسكندنافية قد تكون متوسطة فقط 2.5 إلى 3.5 رطل/شريحة في أشهر الشتاء (المصدر: Global Solar Atlas، مجموعة البنك الدولي، globalsolaratlas.info). يجب تصميم أنظمة الإضاءة الشمسية للمواقع ذات خطوط العرض العالية بمساحة لوحة أكبر وقدرة بطارية أعلى بالنسبة لحمل وحدة الإنارة مقارنة بالأنظمة المكافئة في المواقع الاستوائية أو الصحراوية الغنية بالشمس.

تحليل التظليل

حتى التظليل الجزئي للألواح الشمسية لمدة تتراوح بين ساعة إلى ساعتين يوميًا يمكن أن يقلل من حصاد الطاقة اليومي بنسبة 100% 20 إلى 40% - أكثر بكثير من المساحة المتناسبة المظللة - لأن التظليل على خلية واحدة في سلسلة لوحة متصلة بسلسلة يقلل من إخراج السلسلة بأكملها. قبل الانتهاء من تحديد مواقع القطب، قم بإجراء مسح تظليل عند زاوية ميل اللوحة المقترحة واتجاهها ليوم كامل في مسار شمس الانقلاب الشتوي للموقع (سيناريو التظليل الأسوأ). تشمل مصادر التظليل التي سيتم تقييمها الأشجار والمباني المجاورة والهياكل العلوية واللافتات وأعمدة الإضاءة الأخرى. تعتبر النافذة الخالية من الظل لمدة 6 ساعات على الأقل متمركزة عند الظهيرة الشمسية هي الحد الأدنى المقبول للحصول على أداء موثوق للإضاءة الشمسية على مدار العام.

الظروف الأرضية والوصول

تحقق من ظروف الأرض للتأكد من إمكانية إنشاء أساس خرساني قياسي مدفوع أو ممل في الموقع المقترح. الصخور القريبة من السطح، أو المرافق الموجودة تحت الأرض، أو جذور الأشجار، أو منسوب المياه المرتفعة، كلها تؤثر على تصميم الأساس وطريقة التثبيت. تأكد من إمكانية الوصول إلى الموقع عن طريق المعدات اللازمة لحفر الأساسات (حفارة صغيرة أو مثقاب مثبت على شاحنة) ولتركيب الأعمدة (رافعة أو رافعة للأعمدة التي يزيد ارتفاعها عن 8 أمتار). قم بوضع علامة على جميع الخدمات الموجودة تحت الأرض قبل أي عملية حفر باستخدام رسومات مسح المرافق ومسح أداة تجنب الكابلات (CAT).

المرحلة الثانية: تصميم الأساسات وصب الخرسانة

يقوم الأساس بتثبيت العمود في مواجهة لحظة الانقلاب الناتجة عن تحميل الرياح على عمود العمود واللوحة الشمسية ووحدة الإنارة. تحمل أعمدة الإنارة الشمسية مساحة معرضة للرياح أعلى من الأعمدة المكافئة المتصلة بالشبكة والتي لها نفس الارتفاع، لأن الألواح الشمسية - عادةً 0.5 م2 إلى 2.0 م2 في المنطقة - يضيف حمل رياح كبير يجب أخذه في الاعتبار في كل من التصميم الهيكلي للعمود وحجم الأساس.

أنواع الأساس

إن أسلوبي الأساس القياسيين لأعمدة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية هما أساس مسمار التثبيت (يُسمى أيضًا قاعدة الشفة) وأساس الدفن المباشر (المضمن). يعتمد الاختيار بينهما على ظروف التربة وارتفاع العمود وتفضيل العميل للإزالة أو النقل في المستقبل.

• مرساة الترباس (قاعدة شفة) الأساس: يتم صب كتلة خرسانية مسلحة باستخدام قفص تثبيت مثبت مسبقًا في الموضع والمستوى والاتجاه الصحيح. يتم تثبيت لوحة قاعدة العمود بمسامير التثبيت البارزة بعد معالجة الخرسانة. هذا هو النهج القياسي للأعمدة الشمسية الزخرفية والمعمارية، حيث يسمح بإزالة العمود دون كسر الأساس إذا كانت هناك حاجة إلى النقل. أبعاد الأساس النموذجية للقطب الشمسي من 6 إلى 8 أمتار هي 600 مم × 600 مم × 800 مم عمق ، مع أربعة مسامير تثبيت من M20 إلى M24.
• أساس الدفن المباشر (المضمن): يتم وضع قسم قاعدة العمود مباشرة في حفرة مملّة وتحيط به حشوة خرسانية أو حبيبية مضغوطة. يعد هذا النهج أبسط وأسرع في التثبيت ويستخدم بشكل شائع للإضاءة الشمسية للطرق والمسارات في المناطق الريفية حيث يكون المعيار الجمالي الأقل مقبولاً. العمق المدمج عادة 10 إلى 15% من إجمالي ارتفاع القطب بالإضافة إلى 500 مم، لذا فإن العمود الذي يبلغ طوله 6 أمتار يتطلب حوالي 1.1 إلى 1.4 متر من التضمين.

مواصفات الخرسانة وعلاجها

يجب أن يكون الحد الأدنى من خرسانة الأساس لأعمدة الإنارة الشمسية C25/30 (fck = أسطوانة 25 ميجا باسكال / مكعب 30 ميجا باسكال) لكل EN 206 أو ما يعادلها من المعايير الوطنية. يُنصح بالخرسانة ذات القوة العالية (C30/37) في بيئات التربة القاسية أو حيث تكون قدرة سحب مسامير التثبيت من أهم قيود التصميم. اسمح للخرسانة الأساسية بالشفاء لمدة لا تقل عن 7 أيام قبل تثبيت القطب - ومن الناحية المثالية 28 يومًا للحصول على قوة التصميم الكاملة - لتجنب سحب مسمار التثبيت أو تشقق الأساس تحت الوزن الذاتي للعمود وتحميل الرياح أثناء البناء.

دقة تحديد موضع مرساة الترباس

يجب ضبط قفص مسمار التثبيت على الموضع الصحيح، وقطر دائرة المسمار، وارتفاع البروز قبل صب الخرسانة. لا يمكن تصحيح الأخطاء في موضع الترباس بعد وضع الخرسانة دون أن تتكسر أو تصب مرة أخرى. استخدم قالب الإعداد (صفيحة فولاذية تم حفرها وفقًا لنمط دائرة الترباس الدقيق) لتثبيت البراغي في موضعها أثناء الصب. تحقق من مستوى المسمار وموضعه وبروزه مقابل رسم لوحة قاعدة العمود قبل وضع الخرسانة ومرة ​​أخرى بعد الضغط الاهتزازي بينما لا تزال الخرسانة قابلة للتشغيل.

المرحلة 3: تركيب العمود والتجميع الهيكلي

بعد معالجة الأساس والتحقق من مسامير التثبيت، تبدأ مرحلة تركيب العمود. بالنسبة لعمود الإضاءة الشمسية المتكامل القياسي - حيث تكون دعامة الألواح الشمسية وحجرة البطارية وذراع الإنارة جزءًا من مجموعة القطب - يؤثر تسلسل التركيب والتجميع المسبق على سلامة وكفاءة التثبيت.

التجميع المسبق قبل الانتصاب

قبل رفع العمود إلى الوضع الرأسي، أكمل أكبر قدر ممكن من التجميع على مستوى الأرض حيث تكون ظروف العمل أكثر أمانًا وعملية. تتضمن مهام ما قبل التجميع عادةً ما يلي:

• تركيب اللوحة (الألواح) الشمسية على حامل اللوحة وتوصيل كابلات اللوحة بأسلاك التحكم في الشحن (ولكن لم يتم إجراء التوصيل الكهربائي النهائي بعد).
• تثبيت حزمة البطارية أو صندوق البطارية في الحجرة المخصصة داخل العمود، والتأكد من وضع موصلات البطارية ووحدة التحكم في الشحن بشكل صحيح لتوجيه الكابل.
• تركيب رأس وحدة الإنارة على الذراع وتوجيه كابل وحدة الإنارة من خلال الذراع إلى عمود القطب، مع ترك ارتخاء كافٍ عند نقطة اتصال وحدة التحكم في الشحن.
• تمرير جميع الكابلات الداخلية من خلال عمود العمود من نقاط الدخول الخاصة بها إلى حجرة التحكم، مع وضع علامة على كل كابل لتجنب أخطاء التوصيل أثناء مرحلة التوصيل الكهربائي.

رفع ووضع القطب

ارفع العمود المجمع باستخدام رافعة أو رافعة تلسكوبية أو رافعة مثبتة على شاحنة مع ملحق رفع معتمد. استخدم شريط توزيع للأعمدة التي يزيد طولها عن 8 أمتار لمنع تشوه العمود بسبب حمولة حبال الرفع. لا تقم مطلقًا برفع العمود من ذراع وحدة الإنارة أو إطار اللوحة الشمسية أو قنوات الكابلات - هذه المكونات غير مصممة لرفع الأحمال وستتعرض للتلف بشكل دائم. قم بتوجيه قاعدة العمود فوق مسامير التثبيت مع وجود شخص على مستوى الأرض باستخدام خطوط العلامات للتحكم في التأرجح، وقم بخفضها ببطء على صواميل التسوية.

التسوية والسباكة وتوجيه الألواح الشمسية

بعد وضع العمود على صواميل التسوية، تحقق من المحاذاة الرأسية (الراسية) في اتجاهين متعامدين. الحد الأقصى المسموح به لأعمدة إنارة الشوارع هو 1 في 500 (0.2%) من ارتفاع التركيب لكل إن 40-5. في الوقت نفسه، تأكد من اتجاه سمت اللوحة الشمسية - البوصلة التي تحمل وجوه اللوحة. بالنسبة للمنشآت في نصف الكرة الشمالي، يجب أن تواجه الألواح الجنوب (180 درجة سمت) لتحقيق أقصى قدر من حصاد الطاقة السنوي ; للمنشآت في نصف الكرة الجنوبي، باتجاه الشمال (0 درجة). تؤدي الانحرافات التي تصل إلى 15 درجة عن الجنوب/الشمال الحقيقي إلى تقليل الإنتاج السنوي بأقل من 2%، ولكن الانحرافات التي تزيد عن 30 درجة يمكن أن تقلل الحصاد السنوي بنسبة 5 إلى 10% (المصدر: أداة PVGIS التابعة للمفوضية الأوروبية، re.jrc.ec.europa.eu). تأكد من الاتجاه باستخدام البوصلة أو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قبل ربط مسامير لوحة القاعدة.

مرساة الترباس توركينغ

أحكم ربط صواميل مسمار التثبيت بتسلسل متقاطع إلى قيمة عزم الدوران المحددة في وثائق التصميم الهيكلي للعمود. بالنسبة لمسامير التثبيت M24 Grade 8.8، يكون عزم الدوران المحدد عادةً في نطاق 350 إلى 450 نيوتن متر . يؤدي عزم الدوران المنخفض إلى ترك الاتصال مفككًا، مما يسمح بحركة لوحة القاعدة التي تتسبب في تشقق إجهاد لوحة القاعدة الملحومة بمرور الوقت. يمكن أن يؤدي الإفراط في عزم الدوران إلى إنتاج مسامير تثبيت عالية الشد، مما يقلل بشكل دائم من قدرتها على الشد. استخدم مفتاح عزم الدوران المعاير وسجل قيمة عزم الدوران المحققة لسجل التثبيت.

المرحلة الرابعة: التوصيل الكهربائي للطاقة الشمسية والبطارية ووحدة الإنارة

تعد مرحلة التوصيل الكهربائي هي الجزء الأكثر تطلبًا من الناحية الفنية في تركيب أعمدة الإنارة الشمسية، وهي المرحلة التي تؤدي فيها الأخطاء في أغلب الأحيان إلى خلل في النظام أو تلف المكونات أو مخاطر السلامة. يجب أن يتم إجراء كافة التوصيلات الكهربائية بواسطة شخص مختص وذو مؤهلات كهربائية مناسبة ويجب تنفيذه بالتسلسل الصحيح لتجنب القطبية العكسية أو التحميل الزائد أو تلف الدائرة القصيرة لوحدة التحكم في الشحن أو البطارية.

فهم مكونات النظام

يتكون نظام أعمدة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية المستقل بذاته من أربعة مكونات كهربائية رئيسية متصلة بتسلسل محدد:

• الألواح الشمسية (الوحدة الكهروضوئية): يحول ضوء الشمس إلى كهرباء DC. الإخراج النموذجي لتطبيق ضوء الشارع: 40 واط إلى 200 واط عند جهد النظام 12 فولت أو 24 فولت أو 36 فولت. يجب أن يكون جهد خرج اللوحة متوافقًا مع نطاق جهد دخل وحدة التحكم بالشحن.
• جهاز التحكم بالشحن (منظم الطاقة الشمسية): يدير شحن البطارية من اللوحة الشمسية، ويمنع الشحن الزائد والإفراط في التفريغ. تعد وحدات التحكم MPPT (الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة) أكثر كفاءة من وحدات التحكم PWM (تعديل عرض النبض)، وتتعافى 10 إلى 30% طاقة أكثر من اللوحة تحت تظليل جزئي أو ظروف درجة حرارة دون المستوى الأمثل (المصدر: برنامج PVPS التابع لوكالة الطاقة الدولية، iea-pvps.org).
• البطارية: يخزن الطاقة لاستخدامها أثناء الليل أو أثناء فترات الغيوم. تُستخدم بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية. تتمتع بطاريات LiFePO4 بدورة حياة تبلغ 2000 إلى 3000 دورة مقارنة بـ 500 إلى 800 دورة لحمض الرصاص المختوم، وعمق تفريغ أعلى بكثير (80 إلى 90% سعة قابلة للاستخدام مقابل 50% لحمض الرصاص)، مما يسمح ببطارية أصغر وأخف وزنًا بسعة تخزين مكافئة (المصدر: البطارية University, Batteryuniversity.com).
• الإنارة LED: الحمل المتصل بمخرج وحدة التحكم بالشحن. تشتمل معظم وحدات التحكم في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية على وظيفة تبديل متكاملة من الغسق إلى الفجر، وفي النماذج الأكثر تقدمًا، جداول تعتيم قابلة للبرمجة تقلل من استهلاك طاقة وحدة الإنارة (وبالتالي استنزاف البطارية) خلال فترات انخفاض حركة المرور في الليل.

تسلسل الاتصال الصحيح

يعد تسلسل الاتصال للمكونات الكهربائية لأعمدة الإنارة الشمسية أمرًا بالغ الأهمية. اتبع التسلسل المحدد من قبل الشركة المصنعة لجهاز التحكم بالشحن بدقة - عادةً: البطارية أولاً، ثم تحميل وحدة الإنارة، ثم الألواح الشمسية أخيرًا . قد يؤدي توصيل اللوحة الشمسية قبل توصيل البطارية إلى إنتاج جهد دائرة مفتوحة يؤدي إلى إتلاف بعض نماذج أجهزة التحكم بالشحن. سيؤدي عكس قطبية البطارية - التوصيل الموجب بالسالب - إلى تدمير وحدة التحكم في الشحن على الفور وقد يتسبب في تنفيس البطارية أو اشتعالها. تحقق دائمًا من قطبية البطارية باستخدام مقياس متعدد قبل إجراء التوصيل النهائي للبطارية.

تحجيم الكابلات وحماية IP

يجب أن يكون حجم جميع أسلاك التيار المستمر داخل القطب للحد من انخفاض الجهد إلى الحد الأقصى 3% من جهد النظام عند تيار الحمل الكامل، للحفاظ على خرج وحدة الإنارة وكفاءة النظام. بالنسبة لنظام 24 فولت مع وحدة إنارة بقدرة 60 واط (حمل 2.5 أمبير) و3 أمتار من الكابلات، يلزم وجود مقطع عرضي للكابل يبلغ 2.5 مم2 على الأقل. يجب تصنيف جميع موصلات الكابلات الخارجية ونقاط الدخول وفقًا لذلك IP67 الحد الأدنى لمنع دخول المياه الذي من شأنه أن يسبب تآكل التوصيلات وفشل النظام المبكر، خاصة في البيئات الساحلية أو ذات الأمطار الغزيرة.

المرحلة 5: تكوين وحدة التحكم بالشحن والتشغيل

بعد إجراء جميع التوصيلات الكهربائية، يجب تكوين وحدة التحكم بالشحن قبل اعتبار النظام قيد التشغيل. ستعمل وحدة التحكم غير المكونة أو التي تم تكوينها بشكل غير صحيح على الإعدادات الافتراضية التي قد لا تناسب كيمياء البطارية، أو ملف تعريف تحميل وحدة الإنارة، أو ساعات الإضاءة الموسمية المطلوبة في موقع التثبيت.

إعداد نوع البطارية

تدعم معظم وحدات التحكم بالشحن MPPT أنواعًا متعددة من البطاريات - حمض الرصاص المختوم (AGM أو Gel)، وحمض الرصاص المغمور، والليثيوم (LiFePO4 أو Li-NMC). سيؤدي اختيار نوع البطارية الخاطئ إلى حدوث فولتية شحن غير صحيحة التي إما أن تشحن البطارية بشكل أقل (تقليل السعة وعمر الدورة) أو تشحنها بشكل زائد (مما يسبب تنفيسًا أو تورمًا أو انفلاتًا حراريًا في بطاريات الليثيوم). قم بالوصول إلى قائمة تكوين وحدة التحكم وحدد نوع البطارية الذي يتوافق مع البطارية المثبتة في القطب. بالنسبة لبطاريات LiFePO4، تأكد أيضًا من أن إعدادات جهد الامتصاص والتعويم تتوافق مع مواصفات الشركة المصنعة للبطارية - عادةً امتصاص 14.4 فولت وطفو 13.6 فولت لنظام LiFePO4 12 فولت .

وضع التحكم في الحمل وجدول الإضاءة

يمكن عادةً تكوين مخرجات حمل وحدة التحكم بالشحن - والتي تعمل على تشغيل وحدة الإنارة - في عدة أوضاع. الأوضاع الأكثر شيوعًا لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية هي:

• من الغسق إلى الفجر (تلقائي): تقوم وحدة التحكم بتشغيل الحمل عند الغسق (يتم اكتشافه عن طريق انخفاض جهد اللوحة) وإيقافه عند الفجر (يتم اكتشافه عن طريق ارتفاع جهد اللوحة). بسيطة وموثوقة، ولكنها لا توفر أي توفير في الطاقة من خلال التعتيم خلال ساعات حركة المرور المنخفضة.
• وضع الموقت: يتم تشغيل الحمولة عند الغسق وإيقافها بعد عدد محدد من الساعات - على سبيل المثال، يتم تشغيلها لمدة 6 ساعات بعد الغسق، ثم يتم إيقاف تشغيلها لبقية الليل. يقلل من استهلاك البطارية في الليالي عندما لا تكون هناك حاجة إلى الإضاءة طوال الليل.
• تقسيم يعتم الجدول الزمني: يعمل المصباح بقدرة 100% خلال أول 4 ساعات بعد الغسق، ثم يخفت إلى 50% خلال ساعات الليل المتبقية. يتطابق ملف التعريف هذا مع أنماط حركة المشاة والمركبات النموذجية يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة ليلاً بنسبة 30 إلى 40% مقارنةً بالتشغيل الكامل من الغسق إلى الفجر، مما يزيد من عدد الأيام الغائمة المتتالية التي يمكن للنظام تشغيلها قبل نفاد البطارية (المصدر: فيternational Dark-Sky Association، darksky.org).

عتبة حماية البطارية ذات الجهد المنخفض

اضبط عتبة قطع الجهد المنخفض (LVD) على وحدة التحكم بالشحن على القيمة الموصى بها من قبل الشركة المصنعة للبطارية لنوع البطارية المثبتة. تحدد هذه العتبة جهد البطارية الذي تقوم وحدة التحكم عنده بفصل الحمل لمنع التفريغ الزائد، مما يقلل بشكل دائم من سعة البطارية. بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية المختومة، يتم ضبط LVD عادةً على 11.4 فولت لنظام 12 فولت (أي ما يعادل حوالي 50% من عمق التفريغ) . بالنسبة لبطاريات LiFePO4، يتم ضبط LVD عادةً على 12.0 فولت لنظام 12 فولت مما يعكس منحنى التفريغ المسطح لكيمياء الليثيوم.

زاوية ميل الألواح الشمسية: تحسين حصاد الطاقة

تؤثر زاوية ميل اللوحة الشمسية - الزاوية بين سطح اللوحة والمستوى الأفقي - بشكل كبير على حصاد الطاقة السنوي والتوزيع الموسمي لإنتاج الطاقة. يعد تحديد زاوية الميل المثالية لخط عرض التثبيت قرارًا تصميميًا مهمًا لا يمكن تعديله بعد تثبيت العمود دون إجراء تعديل هيكلي على حامل اللوحة.

بالنسبة لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية في المواقع التي يكون فيها الأداء الشتوي أمرًا بالغ الأهمية - شمال أوروبا أو كندا أو المناطق الجبلية المرتفعة - فمن المفيد ضبط زاوية ميل اللوحة على القيمة المثلى لفصل الشتاء بدلاً من القيمة المثلى السنوية. في حين أن هذا يقلل قليلاً من حصاد الطاقة في الصيف، إلا أن أيام الصيف طويلة والإشعاع الشمسي مرتفع، وبالتالي يتم شحن البطارية بالكامل بغض النظر؛ يعمل تحسين الإمالة في فصل الشتاء على منع انخفاض شحن البطارية في أيام الشتاء القصيرة وهو السبب الأكثر شيوعًا لفشل مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية خلال المواسم الباردة.

أخطاء التثبيت الشائعة وكيفية تجنبها

غالبًا ما يمكن إرجاع فشل تركيب أعمدة الإنارة بالطاقة الشمسية في الميدان إلى عدد صغير من الأخطاء المتكررة التي تعلم القائمون على التركيب ذوي الخبرة كيفية منعها. ويلخص الجدول التالي الأخطاء الأكثر شيوعاً والممارسات التصحيحية التي تمنع حدوثها.

متطلبات الصيانة بعد التثبيت

يتطلب عمود الإضاءة الشمسية الذي تم تركيبه وتشغيله بشكل صحيح الحد الأدنى من الصيانة طوال فترة خدمته، ولكن العدد الصغير من مهام الصيانة المطلوبة يعد أمرًا بالغ الأهمية لطول عمر النظام والأداء المستدام. يعد إهمال الصيانة - وخاصة تنظيف الألواح الشمسية ومراقبة حالة البطارية - هو السبب الرئيسي لتدهور الأداء التدريجي في أنظمة إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية.

تنظيف الألواح الشمسية

يؤدي الغبار وفضلات الطيور وحبوب اللقاح وتراكم الجسيمات الجوية على سطح اللوحة الشمسية إلى تقليل حصاد الطاقة بمرور الوقت. في البيئات المتربة مثل الشرق الأوسط وشمال أفريقيا أو المناطق الداخلية القاحلة، يمكن أن يؤدي اتساخ الألواح إلى تقليل الإنتاج بنسبة 10 إلى 35% خلال 2 إلى 4 أسابيع التثبيت إذا لم يتم تنظيفه (المصدر: المختبر الوطني للطاقة المتجددة NREL، nrel.gov). قم بتنظيف الألواح بقطعة قماش ناعمة أو فرشاة ومياه نظيفة - لا تستخدم مطلقًا المنظفات الكاشطة أو نفاثات الضغط العالي التي تخاطر بإتلاف سطح اللوحة أو الطلاء المضاد للانعكاس. في البيئات الحضرية ذات الأمطار المنتظمة، يكون التنظيف كل 3 إلى 6 أشهر كافيًا عادةً؛ في البيئات القاحلة أو عالية التلوث، قد تكون هناك حاجة إلى التنظيف الشهري للحفاظ على الحصاد الكامل للطاقة.

مراقبة صحة البطارية

تتدهور الحالة الصحية للبطارية تدريجيًا على مدار عمر الخدمة حيث تقل سعة الشحن مع كل دورة تفريغ شحن. راقب أداء البطارية سنويًا باستخدام سجل بيانات وحدة التحكم بالشحن (متوفر في معظم وحدات تحكم MPPT الحديثة عبر اتصال Bluetooth أو RS-485) لتتبع جهد الشحن اليومي وعمق التفريغ وعدد الدورات. استبدل البطارية عندما تنخفض السعة القابلة للاستخدام إلى أقل من ذلك 70 إلى 80% من سعته المقدرة الأصلية - الحد الأدنى الذي قد يفشل النظام دونه في الحفاظ على الإضاءة طوال الليل خلال فترة الشتاء الشمسية الدنيا.

التفتيش الهيكلي والطلاء

قم بفحص عمود العمود ومنطقة القاعدة سنويًا بحثًا عن التآكل وانهيار الطلاء والأضرار الناجمة عن الصدمات وحالة مسمار التثبيت. تأكد من أن إطار تركيب اللوحة الشمسية لم يخفف من الاهتزاز أو التدوير الحراري. يجب فحص مثبتات إطار اللوحة وإعادة تدويرها إذا لزم الأمر كل سنتين إلى ثلاث سنوات. تأكد من أن غطاء فتحة اليد وأختام دخول الكابل تظل سليمة ومانعة للماء - يعد دخول الماء إلى قاعدة العمود هو السبب الأكثر شيوعًا لفشل البطارية المبكر في أنظمة إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية المثبتة في المناخات الرطبة.

أعمدة الإنارة الشمسية للتطبيقات الأوروبية والشرق أوسطية

تمثل الأسواق الأوروبية والشرق أوسطية بيئتين متناقضتين ولكنهما متساويتان في الطلب فيما يتعلق بتركيب إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية - وتختلف متطلبات التثبيت وحجم النظام والمواصفات الهيكلية بشكل كبير فيما بينهما.

في الأسواق الأوروبية ، يجب أن تعمل إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية بشكل موثوق خلال أشهر الشتاء مع إشعاع شمسي محدود - يصل إلى 2 إلى 3 PSH يوميًا في خطوط العرض الشمالية - مما يتطلب بطاريات كبيرة الحجم (عادةً 3 إلى 5 أيام من الحكم الذاتي لساعات الإضاءة الشتوية) وألواح ذات حجم مناسب لإعادة شحن البطارية بالكامل في يوم شتوي متوسط. تتبع المتطلبات الهيكلية EN 40 للأعمدة وEN 1991-1-4 (Eurocode 1) لتحميل الرياح، مع سرعة رياح تصميمية تصل إلى 40 إلى 45 م/ث في المواقع الساحلية المكشوفة وعلى قمم التلال.

في أسواق الشرق الأوسط - خاصة في جميع أنحاء شبه الجزيرة العربية - يكون الإشعاع الشمسي وفيرًا على مدار العام، بمتوسط سنوي يتراوح بين 5.5 إلى 7.5 رطل لكل ثانية، مما يجعل توفر الطاقة نادرًا ما يشكل عائقًا. تتمثل التحديات الرئيسية في الإدارة الحرارية (درجات الحرارة المحيطة التي تزيد عن 45 درجة مئوية تقلل من عمر البطارية وكفاءة وحدة التحكم في الشحن)، وتآكل الرمال على أسطح الألواح وطلاءات الأعمدة، والهواء الساحلي المحمل بالأملاح الذي يتطلب حماية السطح المزدوج، والحاجة إلى مصابيح LED ذات عرض ألوان عالي (CRI أعلى من 70) لتطبيقات الأمن والسلامة. تتطلب اتساخ الألواح في البيئات الصحراوية جداول تنظيف متكررة كما هو مذكور أعلاه.

ال القطب الضوئي للطاقة الشمسية تم تصميم المجموعة المطورة للتطبيقات الأوروبية والشرق أوسطية لتلبية المتطلبات المحددة لكلا السوقين - مع التصميم الهيكلي وفقًا لمعايير Eurocode ومعايير تحميل الرياح الخليجية ذات الصلة، والحماية من التآكل المزدوج للتعرض الساحلي والصحراوي، وأجهزة التحكم في الشحن MPPT القابلة للتكوين التي تدعم كلاً من تقنيات بطاريات الرصاص الحمضية والليثيوم، وأقواس الألواح بزاوية ميل قابلة للتعديل لتحسين حصاد الطاقة لخط عرض التثبيت.

قائمة التحقق من تركيب أعمدة الإنارة بالطاقة الشمسية

استخدم قائمة التحقق التالية للتحقق من اكتمال جميع خطوات التثبيت بشكل صحيح قبل تسجيل الخروج من التثبيت وتسليمه إلى العميل أو المشغل.

1. تم الانتهاء من تحليل تظليل الموقع وتوثيقه لمسار شمس الانقلاب الشتوي؛ لم يتم تحديد مصدر تظليل مهم خلال نافذة شمسية مدتها 6 ساعات.
2. صب خرسانة الأساس حسب تصميم وأبعاد الخلطة المحددة؛ تم التحقق من مواضع مسامير التثبيت وإسقاطاتها وفقًا لرسم لوحة قاعدة العمود قبل الصب.
3. يتم معالجة خرسانة الأساس لمدة لا تقل عن 7 أيام (ويفضل 28 يومًا) قبل تركيب العمود.
4. تم إنشاء العمود وتسويته وسباكته في حدود 1 في 500 (0.2%) من ارتفاع التركيب في كلا المحورين المتعامدين.
5. تم تأكيد اتجاه السمت للوحة الشمسية ضمن 15 درجة من الجنوب الحقيقي (نصف الكرة الشمالي) أو الشمال الحقيقي (نصف الكرة الجنوبي) باستخدام بوصلة GPS.
6. تم ضبط زاوية إمالة اللوحة الشمسية على القيمة المناسبة لخط العرض وفقًا لموقع التثبيت بالموقع.
7. يتم ربط براغي التثبيت إلى قيمة محددة في تسلسل النمط المتقاطع باستخدام مفتاح عزم الدوران المُعاير؛ قيم عزم الدوران المسجلة في وثائق التثبيت.
8. توصيل البطارية أولاً، ثم تحميل الإنارة، ثم الألواح الشمسية أخيرًا؛ تم التحقق من جميع الأقطاب باستخدام جهاز قياس متعدد قبل كل اتصال.
9. تم تكوين نوع بطارية وحدة التحكم بالشحن؛ جدول التحميل المبرمج؛ تم تعيين عتبة فصل الجهد المنخفض وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة للبطارية.
10. جميع نقاط دخول الكابلات محكمة الغلق بسدادات ذات تصنيف IP67؛ غطاء فتحة اليد مغلق ومؤمن؛ لا توجد مسارات دخول المياه مرئية.
11. يعمل النظام من خلال دورة واحدة كاملة من الغسق إلى الفجر ويتم التأكد من تشغيله عند الغسق، وإضاءة الخرج المحدد، وإيقاف التشغيل عند الفجر.
12. تم إكمال سجل التشغيل وتقديمه، بما في ذلك الأرقام التسلسلية للمكونات، ونوع البطارية وسعتها، وإعدادات جهاز التحكم في الشحن، وقيم عزم دوران مسمار التثبيت المحقق.