أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة مقابل أنظمة الطاقة الشمسية الهجينة للشوارع

تواجه البلديات وأصحاب المشاريع الذين يبحثون في مجال إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية نهجين رئيسيين: أنظمة مستقلة عن الشبكة (خارج الشبكة) وأنظمة هجينة (متصلة بالشبكة مع نظام طاقة شمسية احتياطي). تُلخص هذه المقالة معايير اتخاذ القرار العملية - قيود الموقع، واحتياجات الموثوقية، وتكلفة دورة الحياة، وأنماط الصيانة، وشكل المنتج (أعمدة إنارة الشوارع الشمسية البلدية، وأعمدة إنارة الشوارع الشمسية المنفصلة، ​​وأعمدة إنارة الشوارع الشمسية المتكاملة) - وتقدم إرشادات مدعومة بالأدلة لاختيار وتصميم وشراء أنظمة تلبي الأهداف الفنية والميزانية على حد سواء. كما تتضمن مراجع خارجية (الوكالة الدولية للطاقة، والمختبر الوطني للطاقة المتجددة، والمنظمة الدولية للمعايير) لمزيد من التحقق.

فهم احتياجات إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية البلدية

نية المستخدم وأهداف المشروع المشتركة

عندما تبحث البلديات عن حلول إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية، فإنها عادةً ما تسعى إلى تحقيق واحد أو أكثر مما يلي: خفض فواتير الطاقة وحمل الشبكة، وتوفير الإضاءة في المناطق التي يكون فيها تمديد الشبكة مكلفًا، وتحسين السلامة العامة، أو تحقيق أهداف الاستدامة. غالبًا ما يُقرأ هدف البحث في محركات البحث على أنه "مقارنة أنواع الحلول" أو "تقدير تكاليف دورة الحياة" أو "اختيار الموردين" - وهي تحديدًا الأسئلة التي يتناولها هذا الدليل. للحصول على معلومات موثوقة حول تأثيرات الطاقة الشمسية الموزعة والأنظمة خارج الشبكة، راجع تقرير وكالة الطاقة الدولية حول مصادر الطاقة المتجددة خارج الشبكة (وكالة الطاقة الدولية - مصادر الطاقة المتجددة خارج الشبكة).

تقييم الموقع: الموارد الشمسية، وملف تعريف الحمل، والقيود

يبدأ اختيار النظام المناسب ببيانات موضوعية للموقع: الإشعاع الشمسي المحلي، وساعات ضوء النهار الموسمية، وساعات الإضاءة المتوقعة في الليلة الواحدة، والمسافة بين الأعمدة، والعوائق. يمكن للأدوات وقواعد البيانات من المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ووكالات أخرى تحديد كمية الموارد الشمسية وتوجيه تحديد حجم الألواح الكهروضوئية (المختبر الوطني للطاقة المتجددةبالنسبة لعمليات النشر البلدية، ضع في اعتبارك مستويات إضاءة المشاة مقابل المركبات، ووجود الأشجار أو المباني الشاهقة، واللوائح المحلية (مستويات الإضاءة، وحدود الوهج).

التكلفة الإجمالية للملكية مقابل التكلفة الرأسمالية الأولية

يتعين على صانعي القرار في البلديات تقييم التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) - بما في ذلك النفقات الرأسمالية، والتركيب، والصيانة، واستبدال البطاريات، وتكاليف الطاقة المحتملة من الشبكة - بدلاً من التركيز فقط على السعر المبدئي. غالبًا ما تُحوّل حلول الطاقة الشمسية الإنفاق من التشغيل (الكهرباء) إلى رأس المال (الأجهزة). وتُساهم معايير مثل ISO 9001 في تحديد توقعات جودة المشتريات.ايزو 9001).

أنظمة الشوارع الشمسية المستقلة عن الشبكة (خارج الشبكة)

مكونات النظام ودور تصميمات مصابيح الشوارع الشمسية المنفصلة

الأنظمة المستقلة عن الشبكة هي منشآت مكتفية ذاتيًا لا تعتمد على طاقة الشبكة الكهربائية. تشمل مكوناتها الأساسية وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ووحدة التحكم بالشحن، وبطاريات التخزين، ووحدات إضاءة LED، وهياكل التثبيت/الأعمدة. ومن بين أشكال المنتجات الشائعة:

• مصابيح الشوارع الشمسية المتكاملة: رأس متكامل حيث يتم وضع وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والبطارية ووحدة التحكم في وحدة واحدة مدمجة - وتشمل المزايا سهولة التركيب وتقليل الكابلات.
• مصابيح الشوارع الشمسية المنفصلة: وحدة كهروضوئية منفصلة (عادة ما يتم تركيبها في مكان أعلى أو على سطح المبنى)، وحاوية للبطارية ورأس LED - تشمل المزايا سهولة إدارة الحرارة للبطاريات، ومرونة وضع الألواح الكهروضوئية لزيادة الإشعاع الشمسي إلى أقصى حد، وغالبًا ما تكون صيانة البطارية أو استبدالها أبسط.

للاطلاع على الأساسيات التقنية للخلايا الكهروضوئية الشمسية وتصميم الأنظمة، راجع نظرة عامة على الطاقة الشمسية على ويكيبيديا (الطاقة الشمسية - ويكيبيديا).

المزايا والعيوب

مزايا الأنظمة المستقلة عن الشبكة:

• نشر سريع دون انتظار تمديد الشبكة - مثالي للمشاريع الجديدة أو الطرق النائية.
• تكلفة كهرباء يمكن التنبؤ بها (بدون فاتورة مرافق) وقدرة على الصمود في وجه انقطاعات الشبكة.
• قابلية التوسع المعياري - يمكن تصميم كل عمود بشكل مستقل ليتناسب مع احتياجات الموقع.

القيود:

• تتطلب القدرة على تشغيل السيارة لعدة أيام خلال المواسم الغائمة سعة بطارية أعلى، مما يزيد من النفقات الرأسمالية وتكاليف استبدال البطارية في نهاية المطاف.
• قد تواجه الوحدات المتكاملة إجهادًا حراريًا على البطاريات إذا لم يتم تصميمها بشكل صحيح؛ تعمل الأنظمة المنفصلة على تخفيف هذا الإجهاد ولكنها تتطلب تعقيدًا إضافيًا في التركيب.
• يعتمد الأداء بشكل كبير على التقييم الدقيق للأحمال وموارد الطاقة الشمسية؛ ويؤدي نقص حجم الطاقة الشمسية إلى انقطاعات متكررة.

أفضل التطبيقات لأنظمة الطاقة خارج الشبكة

تُعدّ أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة الكهربائية الخيار الأمثل عادةً في المناطق التي يكون فيها تمديد الشبكة مكلفًا للغاية أو بطيئًا (مثل الضواحي النائية، والطرق الريفية، وممرات الحدائق)، أو عندما يتطلب أصحاب المشاريع ضمان التشغيل بغض النظر عن موثوقية شبكة الكهرباء المحلية. كما أنها مناسبة للمشاريع التجريبية والمناطق التراثية حيث يُفضّل عدم حفر الخنادق لتمديد الأسلاك.

أنظمة الطاقة الشمسية الهجينة للشوارع (متصلة بالشبكة مع نظام احتياطي)

كيف تعمل الأنظمة الهجينة

تظل الأنظمة الهجينة متصلة بالشبكة الكهربائية، ولكنها تتضمن ألواحًا شمسية كهروضوئية وأنظمة تحكم تقلل من استهلاك الطاقة من الشبكة أو تشحن البطاريات لتشغيلها ليلًا وتوفير الطاقة الاحتياطية في حالات انقطاع التيار. في التكوين الهجين النموذجي، تُغذي الألواح الشمسية الأحمال خلال النهار وتشحن البطاريات، بينما توفر الشبكة شحنًا إضافيًا أو تُشغل وحدة الإضاءة مباشرةً عند الحاجة. تتولى وحدات التحكم الهجينة عمليات التبديل وإدارة البطاريات، وأحيانًا الإدارة الذكية للاستجابة للطلب.

المزايا والعيوب

المزايا:

• عادة ما تكون هناك حاجة إلى بنوك بطاريات أصغر حجماً مقارنة بالأنظمة غير المتصلة بالشبكة لأن الشبكة يمكن أن تعمل كحاجز، مما يقلل من إجمالي النفقات الرأسمالية.
• موثوقية أعلى للطرق الحضرية الحيوية - يمكن أن تعمل طاقة المرافق العامة كنسخة احتياطية عندما لا تكفي الطاقة الشمسية.
• سهولة التكامل مع إدارة الطاقة البلدية وإمكانية القياس الصافي أو التصدير في بعض المناطق.

القيود:

• يعتمد ذلك على مدى توفر الشبكة الكهربائية؛ وستعتمد حالات انقطاع التيار الكهربائي كلياً على مدة تشغيل البطارية الاحتياطية.
• قد يؤدي ذلك إلى زيادة التعقيد التشغيلي والمتطلبات التنظيمية (اتفاقيات الربط البيني، وفواصل الأمان).
• قد لا يكون الأمر اقتصاديًا بالنسبة للمواقع النائية حقًا حيث يتطلب توصيل الشبكة أعمال تمديد طويلة.

متى تختار السيارة الهجينة؟

اختر النظام الهجين عندما يكون الموقع متصلاً بشبكة كهرباء موثوقة، لكن المالك يرغب في خفض تكاليف الطاقة، أو تحسين الاستدامة، أو تعزيز القدرة على مواجهة انقطاعات التيار الكهربائي قصيرة المدة دون الاستثمار في بطاريات تخزين ضخمة. تشمل حالات الاستخدام الشائعة: الشوارع الرئيسية في المدن، والأحياء السكنية التي تشهد انقطاعات متقطعة للتيار الكهربائي، والمناطق التي تُفضل فيها الميزانيات البلدية خفض النفقات الرأسمالية مع السعي إلى كهربة تدريجية.

مقارنة فنية واقتصادية

الأداء والموثوقية والصيانة

تعتمد الموثوقية على جودة تصميم النظام، واختيار المنتج، وأنظمة الصيانة. تتطلب البطاريات (غالباً بطاريات LiFePO4 في التركيبات الحديثة) تخطيطاً لدورة حياتها - حيث يحدد معظم الموردين عمر الدورة ومقاييس عمق التفريغ. تقدم جامعة البطاريات إرشادات عامة حول كيمياء البطاريات (جامعة البطارية).

تُقلل التصاميم المتكاملة من أخطاء التركيب، ولكنها قد تُركّز الحرارة وتتطلب تصميمًا حراريًا دقيقًا. أما الأنظمة المنفصلة فتفصل مصادر الحرارة، ويمكنها إطالة عمر البطارية عند تهوية الحاويات أو التحكم في مناخها.

مقارنة تكلفة دورة حياة المنتج

يلخص الجدول التالي اعتبارات دورة الحياة المقارنة. تختلف التكاليف المحددة باختلاف المنطقة وأجور العمال واختيارات المكونات؛ استخدم هذا كإطار عمل لاتخاذ القرار وليس كعرض سعر.

اعتبارات التصميم: منفصل مقابل الكل في واحد

يعتمد الاختيار بين مصابيح الشوارع الشمسية المنفصلة ومصابيح الشوارع الشمسية المتكاملة على الأولويات:

• إذا كنت بحاجة إلى الحد الأدنى من الأعمال المدنية وأسرع عملية تركيب مع عدد أقل من الموظفين الفنيين، فقد تكون الوحدات المتكاملة مفيدة.
• إذا كانت البيئة الحرارية قاسية، أو كانت البطاريات تحتاج إلى استبدال متكرر، أو كان وضع الألواح الكهروضوئية يتطلب الاستقلال عن العمود (التظليل، السطح)، فإن الأنظمة المنفصلة توفر قابلية خدمة أكبر على المدى الطويل.
• بالنسبة لعمليات النشر البلدية التي تضم فرق صيانة مركزية، يمكن للأنظمة المنفصلة تبسيط عملية تبديل البطاريات ومراقبتها.

اختيار الموردين ومعايير الجودة

اختر الموردين الذين يتمتعون باختبارات قوية، وشهادات دولية (CE، UL، BIS)، وأنظمة إدارة جودة (ISO 9001). وتضيف عمليات التدقيق المستقلة، مثل TÜV، مصداقية أكبر.تي يو في). ضع في اعتبارك شروط الضمان (عمر البطارية وعمر مصابيح LED)، ودعم ما بعد البيع المحلي، وتوافر قطع الغيار.

تسليط الضوء على المورد: كوينينج للإضاءة

شركة كوينينغ للإضاءة، التي تأسست عام ٢٠١٣، هي شركة متخصصة في توفير حلول الإضاءة الشمسية، بما في ذلك مصابيح الشوارع، والكشافات، ومصابيح الحدائق، ومصابيح المروج، ومصابيح الأعمدة، والألواح الكهروضوئية الشمسية، ووحدات الطاقة الخارجية المحمولة والبطاريات، وتصميم مشاريع الإضاءة، وإنتاج وتطوير صناعة إضاءة LED المتنقلة. بعد سنوات من التطوير، أصبحت كوينينغ للإضاءة المورد المعتمد للعديد من الشركات المدرجة في البورصة والمشاريع الهندسية، وتعمل كمركز فكري لحلول هندسة الإضاءة الشمسية، حيث تقدم إرشادات وحلولاً احترافية.

نقاط القوة والشهادات الرئيسية:

• فريق بحث وتطوير ذو خبرة ومعدات تصنيع متطورة لكل من عائلات المنتجات المنفصلة والكاملة.
• أنظمة صارمة لمراقبة الجودة وعمليات إدارة ناضجة؛ معتمدة من قبل ISO 9001 ومدققة من قبل هيئات دولية مثل TÜV.
• يحمل شهادات منتجات دولية (CE، UL، BIS، CB، SGS، MSDS) مما يسهل عمليات الشراء البلدية في مختلف الأسواق.

تشمل فئات المنتجات الرئيسية مصابيح الشوارع الشمسية، والمصابيح الموضعية الشمسية، ومصابيح الحدائق الشمسية، ومصابيح الأعمدة الشمسية، والألواح الكهروضوئية الشمسية، ومصابيح الشوارع الشمسية المنفصلة، ​​ومصابيح الشوارع الشمسية المتكاملة. تغطي هذه المنتجات الاحتياجات البلدية النموذجية من الطرق الريفية النائية إلى الشوارع الرئيسية في المدن، مع خيارات تصميم لتحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة، وأنظمة التحكم الذكية، والصيانة المعيارية.

أفضل ممارسات التنفيذ والتحقق

الاختبارات والمشاريع التجريبية والمقاييس

قم بتشغيل ممرات تجريبية للتحقق من الإشعاع الشمسي الفعلي، والمسافة بين الأعمدة، ومتطلبات الإضاءة، واستقلالية البطارية قبل الإطلاق الكامل. راقب مؤشرات الأداء الرئيسية: متوسط ​​وقت التشغيل، ومستويات الإضاءة على مستوى الأرض، وحوادث الصيانة لكل 100 عمود، وفترات استبدال البطاريات. يساعد التحقق من هذه المقاييس على تجنب الوقوع في فخ الأنظمة غير الكافية.

المعايير والسلامة والترابط

اتبع قوانين الكهرباء المحلية فيما يتعلق بتركيب الأعمدة والتأريض والحماية من الصواعق. بالنسبة للأنظمة الهجينة، تأكد من وجود اتفاقيات ربط مع شركات الكهرباء وحماية من ظاهرة العزل الكهربائي إذا كان التصدير ممكنًا. راجع معايير هندسة الإضاءة (على سبيل المثال، جمعية هندسة الإضاءة).IES) لمستويات الإضاءة الموصى بها لأنواع الطرق المختلفة.

استراتيجية الصيانة والمراقبة عن بعد

استثمر في أنظمة المراقبة عن بُعد لضمان رؤية شاملة لأسطول المحطات (حالة شحن البطاريات، تنبيهات الأعطال، توليد الطاقة). يساهم وضع جدول زمني محدد للصيانة الوقائية (تنظيف الألواح الشمسية، فحص العدسات، فحص البطاريات) في إطالة عمر المحطات وتقليل طلبات الصيانة العاجلة. تعاقد مع فرق محلية أو درّبها على استبدال البطاريات وفحص الأعمدة لتقليل وقت التوقف.

الأسئلة الشائعة

1. أيهما أرخص على المدى الطويل: الأنظمة المستقلة عن الشبكة أم الأنظمة الهجينة؟

لا توجد إجابة واحدة تناسب الجميع. قد توفر الأنظمة المستقلة عن الشبكة أقل تكاليف تشغيل (بدون فواتير كهرباء)، لكنها تتطلب استثمارًا أوليًا أعلى للبطاريات وتحديد حجم الألواح الكهروضوئية. غالبًا ما تقلل الأنظمة الهجينة من تكاليف البطاريات الأولية من خلال الاستفادة من الشبكة كاحتياطي. قيّم التكلفة الإجمالية للملكية على مدى 10-15 عامًا مع مراعاة أسعار الكهرباء المحلية، والعمر المتوقع للبطاريات، وتكاليف الصيانة.

2. متى يجب عليّ اختيار مصباح إنارة الشارع الشمسي المنفصل بدلاً من الوحدة المتكاملة؟

اختر التصميمات المنفصلة عندما تحتاج إلى مرونة في وضع الألواح الشمسية (لتجنب الظل)، أو إدارة حرارية أفضل للبطاريات، أو سهولة استبدالها من قبل فرق الصيانة. أما الوحدات المتكاملة فهي الأنسب للتركيب السريع والحد الأدنى من أعمال البناء في الظروف البيئية المعتدلة.

3. كم يومًا أحتاج من استقلالية البطارية؟

توفر التصاميم النموذجية استقلالية لمدة تتراوح بين يومين وخمسة أيام، وذلك تبعاً لتقلبات المناخ ومتطلبات المهمة الحيوية. قد تتطلب الممرات الحيوية أو المناطق ذات المواسم الغائمة الممتدة استقلالية أكبر؛ لذا يُنصح بتشغيل نموذج طاقة خاص بالموقع باستخدام بيانات الإشعاع الشمسي المحلية.

4. هل بطاريات LiFePO4 أفضل من بطاريات الرصاص الحمضية لإضاءة الشوارع؟

تتميز بطاريات الليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) عمومًا بعمر أطول، وقدرة أفضل على تفريغ الشحنات، ومقاومة محسّنة لدرجات الحرارة، على الرغم من ارتفاع تكلفة رأس المال المستثمر. وتُفضّل العديد من المشاريع البلدية الحديثة بطاريات LiFePO4 نظرًا لقيمتها على المدى الطويل. لذا، يُنصح بالتحقق من ضمانات دورة الشحن والتفريغ وسياسات الاستبدال عند انتهاء عمر البطارية لدى المورّد.

5. هل يمكن للأنظمة الهجينة تصدير فائض الطاقة الشمسية إلى الشبكة؟

من حيث المبدأ، نعم - إذا سمحت اللوائح المحلية واتفاقيات الربط الشبكي بالتصدير أو القياس الصافي. تعطي العديد من تركيبات إنارة الشوارع البلدية الأولوية للاستهلاك المحلي على التصدير، ولكن يمكن دمج الأنظمة الهجينة المزودة بمحولات مناسبة وموافقات مع استراتيجيات الطاقة البلدية.

6. كيف يمكنني التحقق من ادعاءات البائع بشأن ناتج اللومن ووقت تشغيل البطارية؟

اطلب تقارير اختبار مستقلة، وبيانات المنتج التي تشير إلى معايير الاختبار المعترف بها، وبيانات الأداء الميداني من المشاريع القائمة. تُعزز الشهادات (CE، UL) وعمليات التدقيق من جهات خارجية (TÜV، SGS) عملية التحقق. تُعدّ التركيبات التجريبية الطريقة الأكثر موثوقية للتحقق.

إذا كنت ترغب في الحصول على دعم مُخصّص - سواءً لتقييم الموقع، أو تصميم مشروع تجريبي، أو المساعدة في الشراء - تواصل مع شركة كوينينغ للإضاءة للحصول على استشارة من الخبراء وخيارات المنتجات. اطّلع على خطوط منتجاتنا من مصابيح الشوارع الشمسية، ومصابيح الشوارع الشمسية المنفصلة، ​​ومصابيح الشوارع الشمسية المتكاملة، واطلب عرض سعر لمشروعك.

تواصلوا معنا: شركة كوينينج للإضاءة - حلول إضاءة شمسية احترافية ودعم هندسي.