المخطط الكامل لمشاريع إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية في البلديات: التمويل، والمواصفات الفنية، والتركيب

ملخص تنفيذي: أهم النقاط الرئيسية لمخططي المدن

أنظمة الإضاءة الشمسية البلديةأصبحت هذه التقنية بسرعة المعيار المفضل للبنية التحتية في المدن ذات الرؤية المستقبلية، إذ تقدم حلاً دائماً لارتفاع تكاليف المرافق وعدم استقرار الشبكة الكهربائية. يوضح هذا الدليل عملية الانتقال من مصابيح الصوديوم التقليدية المتصلة بالشبكة إلى شبكات الإضاءة المستقلة والمتجددة.

• محرك التحول:الانتقال من نماذج الإنفاق التشغيلي المكلفة (فواتير الخدمات) إلى استثمارات رأس المال المستدامة.
• الجدول الزمني لعائد الاستثمار:تحقق معظم البلديات عائدًا على الاستثمار في غضون3-5 سنوات.
• مقاييس الكربون:انخفاض كبير في البصمة الكربونية للبلديات، بما يتماشى مع أهداف الاستدامة العالمية.
• المخطط:نهج منظم يغطيالتمويل,مواصفة، وتثبيت.

ما هي مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية البلدية، ولماذا تتحول المدن إلى استخدامها؟

تُعد مصابيح الشوارع الشمسية البلدية أنظمة إضاءة مستقلة وغير متصلة بالشبكة، تعمل بواسطة الألواح الكهروضوئية وتخزين طاقة البطاريات وأجهزة التحكم الذكية، وهي مصممة لتوفير إضاءة موثوقة للطرق العامة دون الاعتماد على الشبكة.

إلى جانب توفير الإضاءة، تمثل هذه الأنظمة نقلة نوعية نحو تعزيز مرونة البنية التحتية. تعتمد أعمدة الإنارة التقليدية على أسلاك نحاسية تحت الأرض، وهي مكلفة التركيب، وعرضة للسرقة، ومعرضة لانقطاعات الشبكة الكهربائية. بالتحول إلى الطاقة الشمسية، تتخلص المدن من خطر "نقطة الفشل الوحيدة" - فإذا انقطعت الشبكة الكهربائية أثناء عاصفة، تبقى الشوارع مضاءة.

لماذا يتسارع هذا التحول؟

1. مرونة الشبكة:تبقى الأضواء تعمل أثناء الأعاصير، وانقطاع التيار الكهربائي، أو انخفاضه.
2. إلغاء التكاليف:فواتير الخدمات الشهرية صفر دولار، وتكاليف حفر الخنادق أو تمديد الكابلات صفر دولار.
3. الاستدامة:مساهمة فورية في تحقيق أهداف "صافي الانبعاثات الصفرية" البلدية.

المرحلة الأولى: تأمين التمويل وحساب عائد الاستثمار

يتضمن تأمين التمويل الاستفادة من منح الإضاءة العامة المحددة وتحويل نماذج الميزانية من الإنفاق التشغيلي (الصيانة/الكهرباء) إلى الإنفاق الرأسمالي (تحديثات البنية التحتية).

يقع العديد من مخططي المدن في خطأ مقارنة سعر الوحدة لمصباح الطاقة الشمسية فقط مع مصباح الشبكة الكهربائية. هذه مقارنة خاطئة. يجب أن تشمل الحسابات الصحيحة ما يلي:إجمالي تكلفة الملكية (TCO)، وهو ما يأخذ في الاعتبار التخلص من أعمال الحفر (التي غالباً ما تكلف أكثر من تكلفة المصابيح نفسها) وتوفير الكهرباء لمدة 20 عاماً.

الاستراتيجيات المالية للبلديات:

• عقود أداء توفير الطاقة (ESPC):تعاون مع شركات خدمات الطاقة (ESCOs) لدفع تكاليف التحديث باستخدام وفورات الطاقة المستقبلية.
• منح البنية التحتية:غالباً ما تخصص البرامج الفيدرالية وبرامج الولايات أموالاً على وجه التحديد لدمج الطاقة المتجددة. وفقاً لـوزارة الطاقة الأمريكيةومن المتوقع أن يؤدي التحول إلى الإضاءة ذات الحالة الصلبة (LED) إلى توفير كميات كبيرة من الطاقة سنوياً، وهو مقياس يعزز طلبات المنح.
• الإضاءة كخدمة (LaaS):نموذج اشتراك يقوم فيه مزود خدمة خارجي بتركيب وصيانة الأضواء مقابل رسوم شهرية.

المرحلة الثانية: المواصفات الفنية و"معيار 2026"

يجب أن تشترط مواصفات إضاءة الطرق بتقنية LED الشمسية عالية الأداء استخدام بطاريات LiFePO4، ومصابيح LED عالية الكفاءة (200 لومن/واط فأكثر)، ووحدات تحكم MPPT لضمان الموثوقية خلال أشهر الشتاء.

كتابة مواصفات ضعيفة هي السبب الرئيسي لفشل المشاريع. فالأنظمة "المُجمّعة من مكونات رخيصة وغير متناسقة" ستفشل في غضون 18 شهرًا. ولضمان استدامتها، يجب أن يتضمن طلب تقديم العروض (RFP) مكونات تعمل بتناغم.

المتطلبات الفنية الأساسية:

• كيمياء البطارية: LiFePO4 (فوسفات حديد الليثيوم)إلزامي. على عكس بطاريات الليثيوم أيون غير المستقرة أو بطاريات الرصاص الحمضية الثقيلة، توفر بطاريات LiFePO4 أكثر من 2000 دورة شحن وهي آمنة للاستخدام في الأماكن العامة.
• المحركات الشمسية:هناك حاجة إلى ألواح أحادية البلورة ذات كفاءة تحويل عالية (21٪+) لشحن البطاريات بسرعة، حتى في الأيام الغائمة.
• منطق وحدة التحكم:تُعد وحدات التحكم MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى) ضرورية، حيث تحصد طاقة أكثر بنسبة 30٪ من أنواع PWM القديمة.
• الامتثال لمعايير السماء المظلمة:للحد من التلوث الضوئي، ينبغي أن تستوفي تجهيزات الإضاءة المعايير التي وضعتها منظمات مثلدارك سكاي إنترناشونالمما يضمن توجيه الضوء إلى الأسفل وليس إلى الغلاف الجوي.

فيكوينينج للإضاءةنلتزم التزامًا صارمًا بهذه المعايير العالية. منذ عام 2013، ركز فريق البحث والتطوير لدينا على تحسين هذه المكونات الأساسية، وحصلنا على شهادات دولية تشملISO 9001، CE، UL، و TÜVلضمان موثوقية النظام.

المرحلة الثالثة: دمج المدن الذكية (الفجوة المفقودة)

يشير مصطلح الإضاءة الشمسية للمدن الذكية إلى ربط مصابيح الشوارع عبر بروتوكولات إنترنت الأشياء مثل LoRaWAN أو Zigbee، مما يتيح المراقبة عن بعد، والتحكم في شدة الإضاءة، والصيانة التنبؤية من لوحة تحكم مركزية.

لا تقتصر المشاريع البلدية الحديثة على الإضاءة فحسب، بل تشمل البيانات أيضاً. فالإضاءة المستقلة جيدة، لكن الإضاءة المتصلة بالشبكة تُعدّ إضافة قيّمة لإدارات الأشغال العامة.

ميزات الإضاءة المتصلة:

1. المراقبة عن بعد:يمكنك الاطلاع فوراً على مستويات البطارية وحالة اللوحة لكل وحدة على الخريطة.
2. الصيانة التنبؤية:يقوم النظام بتنبيه الطاقمقبليؤدي تعطل أحد الأضواء إلى تقليل تكاليف الدوريات.
3. الإضاءة التكيفية:تعمل أجهزة استشعار الحركة (الميكروويف أو PIR) على خفض إضاءة المصابيح إلى 30٪ عندما تكون الطرق خالية، مما يعزز استقلالية البطارية بنسبة تصل إلى 50٪.

المرحلة الرابعة: التركيب والخدمات اللوجستية للموقع

يتطلب تركيب مصابيح الشوارع الشمسية التجارية إجراء تقييمات محددة للموقع فيما يتعلق بالإشعاع الشمسي (ساعات الشمس) ومعدلات أحمال الرياح لضمان السلامة الهيكلية وأداء الإضاءة.

من أهم مزايا الطاقة الشمسية ما يلي:"ميزة عدم حفر الخنادق".لا تحتاج إلى إزالة الأرصفة أو إغلاق مسارات المرور لتمديد الكابلات. ومع ذلك، لا يزال التركيب الفعلي يتطلب دقة هندسية.

عوامل التثبيت الرئيسية:

• الإشعاع الشمسي:احسب "ساعات ذروة سطوع الشمس" لخط العرض المحدد. سيفشل نظام مصمم لأريزونا في سياتل إذا لم يتم تعديل حجم الألواح الشمسية.
• تصنيفات أحمال الرياح:يجب أن تكون الأعمدة مصنفة وفقًا لمنطقة الرياح المحلية EPA (المنطقة المتوقعة الفعالة)، وخاصة في المناطق الساحلية المعرضة للأعاصير.
• أنواع الأساسات:
  • قفص مسمار التثبيت:معيار للقواعد الخرسانية.
  • الدفن المباشر:مناسب لأنواع معينة من التربة والأعمدة الصغيرة.

دليل المشتريات: كيفية كتابة طلب عروض ناجح

يجب أن يحدد طلب تقديم العروض الناجح استقلالية النظام (أيام النسخ الاحتياطي)، وأن يطلب ضمانات على مستوى النظام بدلاً من ضمانات المكونات، وأن يشترط تقديم دليل على عمليات النشر البلدية السابقة.

تجنب المصطلحات المبهمة مثل "الضوء الشمسي". كن دقيقاً لاستبعاد البائعين ذوي الجودة المنخفضة.

قائمة التحقق من طلب تقديم العروض:

1. استقلال:"يجب أن يوفر النظام طاقة احتياطية لمدة 5 ليالٍ دون الحاجة إلى شحن الطاقة الشمسية."
2. ضمان:"ضمان شامل لمدة 5 سنوات على النظام بأكمله (البطارية، اللوحة، وحدة التحكم، مصابيح LED)."
3. التحقق من البائعين:اطلب دراسات حالة. على سبيل المثال،كوينينج للإضاءةلقد كان مورداً معتمداً لشركات مدرجة كبرى ومشاريع هندسية عالمية، حيث يعمل كمركز أبحاث لحلول هندسة الإضاءة الشمسية.
4. الشهادات:يشترط الحصول على شهادات UL و CE و CB لضمان الامتثال لمعايير السلامة.

نصائح الخبراء: أخطاء شائعة في المشاريع البلدية

تشمل الأخطاء الأكثر شيوعًا تقليل حجم البطارية للعمليات الشتوية، وتجاهل تفضيلات درجة حرارة اللون، وإهمال أجهزة مكافحة السرقة للمكونات التي يسهل الوصول إليها.

• الفجوة الشتوية:التصميم الذي يراعي أشعة الشمس الصيفية يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي في الشتاء. لذا، احرص دائمًا على تحديد حجم اللوحة الشمسية بما يتناسب مع الشمس.أسوأشهر السنة.
• درجة حرارة اللون:غالباً ما يكره السكان الوهج القاسي ذو اللون الأزرق المائل للبياض الناتج عن ضوء 6000 كلفن. التزم بـ3000 كلفن - 4000 كلفنلخلق جو أكثر دفئًا وجاذبية في المناطق السكنية.
• منع السرقة:البطاريات ذات قيمة. استخدم براغي مقاومة للعبث، وإذا أمكن، قم بدمج البطارية في العمود أو التركيب العلوي بدلاً من صندوق أرضي.
• أجهزة تحكم رخيصة:استخدام وحدة تحكم غير حاصلة على تصنيف IP68 يؤدي إلى تلفها بسبب الرطوبة. تأكد من أن الجزء المركزي للنظام مقاوم للماء.

الخاتمة ودعوة للعمل

يُعدّ التحوّل إلى أنظمة الإضاءة البلدية المستقلة عن الشبكة الكهربائية أمرًا لا مفر منه. فهو يوفر المال، ويحمي من انقطاع التيار الكهربائي، ويقلل من انبعاثات الكربون. ومع ذلك، فإن النجاح يعتمد كليًا على اختيار المواصفات المناسبة وشريك مُلِمّ بالجوانب الهندسية الدقيقة للطاقة الشمسية.

شركة قوانغدونغ كوينينغ لتكنولوجيا الإضاءة المحدودةتجمع بين أكثر من عقد من البحث والتطوير والتصنيع المتقدم لتقديم حلول الطاقة الشمسية ذات الجودة التجارية التي تلبي المعايير الدولية الصارمة.

اتصل بنا اليوم لمناقشة احتياجاتك الخاصة ودع فريقنا الهندسي يصمم لك حلاً للإضاءة يناسب ميزانيتك ومناخك.