اللوح الشمسي :
من خلال هذا النظام يتم تتركيب الألواح الضوئية اعلي هيكل العامود هناك نوعيين من الألواح: أحادية البلورية Mono Crystalline و متعددة البلورية Poly Crystalline .
معدل تحويل الطاقة في الألواح ألاحادية أعلى و بالتالي تحتاج مساحة اقل و هي اغلي في الثمن.
يفضل استخدام الواح احادية Mono حال الحاجة الي تزويد الكشاف بلوحتين لتقليل المساحة و احمال الرياح ، وحدة التحكم Controller ، تقوم وحدة التحكم Controller بشحن البطاريات.
لابد ان تكون وحدة التحكم Controller بسعة مناسبة للتحكم بالغلق و الفتح ضوئيا عند الشروق والغروب او حسب برمجة المستخدم بالوقت وكذلك التحكم فى شدة الاضاءة لعدة مراحل بعد الغلق ضوئيا سهولة البرمجة و كذلك الكفاءة العالية للشحن والتفريغ البطاريات هى اغلى عنصر من مكونات أعمدة الإنارة قي النظم التقليدية يتم استخدام بطاريات طاقة شمسية ديب سيكل Deep Cycle Battery اما النظم الحديثة فتعتمد علي بطاريات ليثيوم Lithium يتم تركيبها داخل وحدة الأضاية نفسها يتم تصميم حجم البطارية علي اساس سعة تخزينية للطاقة الكهربائية تكفي 10 ساعات علي الأقل الوحدات المدمجة – Integrated Solar Street Light أعمدة الإنارة الشمسية المدمجة هي اخر صيحة في الأسواق العالمية , و تستخدم للواحدات الصغيرة فقط التصميم هنا متكامل بدون اي كابلات ، يتم دمج جميع العناصر السابق شرحها في وحدة واحدة تأتي جاهزة من المصنع ، تضم الوحدة بطارية ليثيوم يصل عمرها الأفتراضي الي 5 سنوات, بدلأ من سنتين فقط عمر افتراضي للبطارية التقليدية ، سهولة التركيب خلال دقائق دون الحاجة الي اي عمالة مدربة او عمل تصميمات للنظام و تجميع المكونات من مصادر متنوعة ، يكمن تركيب الوحدة علي اي عامود او قطب مثل الحديد والخشب و الخيزران و البلاستيك ، كما ان اسعار هذا النظام اقل تكلفة و اكثر كفائة نتيجة تقليل فاقد الأسلاك و التوصيلات ، تغيير البطاريات سهل خلال دقائق ، البطارات لا تحتاج صيانة, علي عكس البطارية التقليدية التي تحتاج الي صيانة دورية للتوصيلات من الصداء و الأملاح ، نظام وحدات الأنارة المدمجة عملي بالنسبة الي التطبيقات الصغيرة فقط ، اما النطبيقات الكبيرة فتحتاح اليبطاريات تخزين اكبر من السعات العملية المتوفرة في البطاريات الليثوم ، متوفرة بمقاسات أبتداء من 4 وات لأضاءة الحدائق الصغيرة و حتي 30 وات لأضاءة ممرارت متوسطة الحجم ، وحدات الإنارة الشمسية المدمجة ، المميزات
تكلفة أعمدة الإنارة الشمسية مساويا لتكلفة العامود العادي ، هذا النظام يعمل بإستقلالية تامة عن شبكة الكهرباء و بالتالي مثالي للتطبيق علي الطرق في المناطق البعيدة عن العمران ، لا يؤثر انقطاع التيار الكهربائي على إضاءة الشوارع ، التوفير في التكلفة البنية التحتية للأعمدة من كابلات وحفر وردم ، عمر مشعات الليـــد المستخدمة أضعاف عمر وحدات الأضاءة العادية .
صديقة للبيئة وسهلة التركيب ، لا تحتاج الي الي الحفر و تكسير الأسفلت لتوصيل الكابلات الكهربائية في حالة استخدامها لأضاءة طرق قائمة ، المشعات الليد LED لا تنتج الأشعة تحت الحمراء وبالتالي لأ تجذب الحشرات, و ذلك علي عكس اللمبات التقليدية حيث نحد الحشرات تحتشد حول الضوء ، عيوب أعمدة الإنارة الشمسية ، تعدد عمليات سرقة البطاريات نتيجة ارتفاع ثمنها و سهولة نقلها و فكها ، للحفاظ علي الكفاءة التشغيلية يجب غسيل الخلايا اسبوعيا للأزالة الأتربة ، صعوبة غسيل الخلايا في الأعمدة ذات الأرتفاع العالي باستخدام الأوناش المتحركة ، و سيارة ونش مجهزة بها عامل وسائق يمكنها تنظيف حوالي 40 عمود في اليوم الواحد ، و ذلك بمعدل 10 دقائق لكل عمود تستغرقها السيارة في رفع الونش وخفضه والتنظيف نفسه ثم الإنتقال للعمود التالي.
تحتاج الى دراسة الظلال للتأكد من كفاية اشعة الشمس كافبة لكل عامود و بالتالي قد لا يكون مناسب تركيبها بين ابنية مرتفعة في شوارع المدن ، العمر الأفتراضي للبطاريات قليل بالنسبة الي سعرها المرتقع, مما يزيد من مصاريف الصيانة علي المدي الطويل
ارشادات و خطوات تصميم أعمدة الإنارة للشوارع هناك برامج هندسية متطورة للقيام بعملية تصميم انارة الشوارع ويعتمد التصميم علي نوع الطريق, سرعة السيارات و شدة الأضاءة المطلوبة ، و لكن للأهداف المبسطة يمكن اتباع الخطوات البسيطة التالية عند تصميم اَنارة الشوارع ارتفاع و توزيع اعمدة الأنارة الشمسية لو كان عندنا طريق بعرض 100 متر مثلأ, فليس من المنطقي او العملي اضاءته من ناحية واحدة فقط , لأننا سوف نجد انفسنا في حاجة الي استخدام كشافات عملآقة و علي ارتفاع مهول لأضاءة الطريق بكامل عرضه فيتم استخدام الجدول ألأتي:
ارتفاع و توزيع الأنارة
نوع الشارع عرض الشارع بالمتر ارتفاع العامود بالمتر توزيع الأنارة
ممرات مشاه اقل من 6 متر 3 علي جانب واحد فقط
شوارع ضيقة و حواري 6 – 12 6.5 علي جانب واحد فقط
شوارع محلية صغيرة 12 – 24 9 علي جانبي الطريق
شوارع متوسطة 24 – 48 10.5 علي جانبي الطريق
شوارع كبيرة هامة 48- 80 12 أضاءة علي جانبي الطريق و في جزيرة وسطي
شرايين كبري و محاور مركزية اكبر من 80 15 أضاءة علي جانبي الطريق و في جزيرة وسطي
تحديد اقصي قدرة للكشافات الليد
قدرات كشافات الليد المتاحة في الأسواق تصل الي 120 وات
و لكن في الأماكن البعيدة عن خط الأستواء حيث السطوع الشمسي ضعيف ليس من المنطقي او العملي استخدام هذه الكشافات الكبيرة.
فمثلأ لو تم استخدام كشاف بقدرة 120 وات في مدينة لندن سوف نجد ان قدرة الخلايا المطلوبة لكل عامود قد تصل الي 1000 وات و هو امر غير منطقي و غير عملي.
لذلك كلما ابتعدنا عن خط الأستواء يتم استخدام وحدات اضاءة اقل حجما مع وضعها علي مسافات متقاربة لتحقيق شدة الأنارة المطلوبة في الطريق.
و يتم ذلك طبقا للمعادلة الأتية:
بالنسبة للمناطق الواقعة بين خط الأستواء و خط عرض 25 اقصي قدرة للكشافات = 100 وات
المناطق الواقعة بين خط عرض 25 و 50
اقصي قدرة للكشاف = 175- (خط العرض*3)
مثال مدينة الأسكندرية تقع علي خط عرض 31
اقصي قدرة للكشاف = 175 – (31*3) = 82 وات
يمكن تقريب القيم لأقرب رقم صحيح مضروب*10 و استخدام كشافات 80 وات في الأسكندرية
اما بالنسبة للمناطق الواقعة فوق خط عرض 50
اقصي قدرة للكشاف= 35- (خط العرض*0.2)
مثال مدينة برلين تقع علي خط عرض 52.5
اقصي قدرة للكشاف = 35- (52.5*0.2)= 24.5 وات
عرض الطريق الذي يقع تحت مجال اضاءة الكشاف
لحساب قدرة الكشافات المطلوبة يجب عرض الطريق الذي سوف يقع في دائرة الأضاءة الخاصة بالكشاف
فمثلأ لو عرض الطريق 40 متر و يوجد به اعمدة في جانبي الطريق, يكون هنا عرض الطريق الذي يقع تحت مجال اضاءة الكشاف 20 متر فقط, و ليس 40
و هذه القيمة “W” سوف يتم استخدامها لحساب قدرة الكشاف كما سيتضح لأحقا.
تحديد شدة الأضاءة المطلوبة LUX
يتم حساب ادني اضاءة مسموح بها طبقا لنوع الطريق و تسمي هده القيمة LUX.
الطرق الشريانية التي قد تصل فيها سرعات السيارات الي اكثر من 50 كم/ساعة.
LUX =10
الطرق الجامعة التي لا تزيد فيها سرعة السيارات عن 50 كم/ساعة.
LUX =6
الطرق المحلية و ممرات المشاء التي لا تزيد فيها سرعة السيارات عن 30 كم/ساعة.
LUX =4
قدرة وحدة الأضاءة باللومينكس Lumens
يتم حساب قدرة وحدة الأضاءة المطلوبة لومنيكس Lumens طبقا للمعادلة الأتية:
Lumens= W * L * D/ 0.84*0.9
Coefficient of Utilization Factor (Cu)= 0.9 – قيمة ثابتة
Maintenance Factor (mf) = 0.84 – قيمة ثابتة
W هو عرض الطريق الذي يقع تحت مجال اضاءة الكشاف
D هي المسافة بين الأعمدة
L هي قيمة LUX للمتر المربع.
فمثلآ لو كان عرض نصف الطريق 24 متر
ارتفاع العامود= 10.5 متر و اقصي مسافة بين الأعمدة =21 متر
LUX يساوي 10.0
تكون شدة الأضاءة المطلوبة لكل وحدة =(0.84×0.9) / 21 * 24 * 10.0 = 6666 لومنيكس.
قدرة المشعات الليد بالوات Wattage
اخيرا يتم حساب قدرة اللمبات الليد بالوات و كما سبق شرحة فان لمبات الليد المنتشرة في الأسواق تعطي شدة اضاءة 100 لومينكس لكل وات
و في المثال السابق تكون قدرة الكشافات المطلوبة = 6666/100 =67 وات
فيتم هنا استخدام وحدة ليد قدرتها 67 وات ان كان موقع المشروع اسفل خط عرض 25 كما سبق شرحه
و لكن ان كانت هذه الأعمدة تقع في موقع شمالي علي خط عرض 51 في مدينة لندن في انجلترا مثلأ.
سوف نجد كما سبق شرحة ان اقصي قدرة مسموح بها للكشاف = 175 – (49*3) = 28 وات
هنا سوف نضطر الي استخدام مسافة اقل من 21 متر بين الأعمدة لتحقيق نفس شدة الأضاءة المطلوبة طبقا للمعادلة الأتية:
المسافة بين الأعمدة = اقصي مسافة مسموح بها * اقصي قدرة مسموح بها للكشاف/ قدرة الكشاف المطلوب
= 21 * 28/ 67 = 9 متر
اي في مدينة لندن سوف نضع الأعمدة علي مسافات كل 9 متر بدل 21 و بقدرة 28 وات بدل 67
و لأغراض مطابقة الحسابات من الأحجام المتوفرة في الأسواق يتم استخدام كشافات 30 وات.
من خلال هذا النظام يتم تتركيب الألواح الضوئية اعلي هيكل العامود هناك نوعيين من الألواح: أحادية البلورية Mono Crystalline و متعددة البلورية Poly Crystalline .
معدل تحويل الطاقة في الألواح ألاحادية أعلى و بالتالي تحتاج مساحة اقل و هي اغلي في الثمن.
يفضل استخدام الواح احادية Mono حال الحاجة الي تزويد الكشاف بلوحتين لتقليل المساحة و احمال الرياح ، وحدة التحكم Controller ، تقوم وحدة التحكم Controller بشحن البطاريات.
لابد ان تكون وحدة التحكم Controller بسعة مناسبة للتحكم بالغلق و الفتح ضوئيا عند الشروق والغروب او حسب برمجة المستخدم بالوقت وكذلك التحكم فى شدة الاضاءة لعدة مراحل بعد الغلق ضوئيا سهولة البرمجة و كذلك الكفاءة العالية للشحن والتفريغ البطاريات هى اغلى عنصر من مكونات أعمدة الإنارة قي النظم التقليدية يتم استخدام بطاريات طاقة شمسية ديب سيكل Deep Cycle Battery اما النظم الحديثة فتعتمد علي بطاريات ليثيوم Lithium يتم تركيبها داخل وحدة الأضاية نفسها يتم تصميم حجم البطارية علي اساس سعة تخزينية للطاقة الكهربائية تكفي 10 ساعات علي الأقل الوحدات المدمجة – Integrated Solar Street Light أعمدة الإنارة الشمسية المدمجة هي اخر صيحة في الأسواق العالمية , و تستخدم للواحدات الصغيرة فقط التصميم هنا متكامل بدون اي كابلات ، يتم دمج جميع العناصر السابق شرحها في وحدة واحدة تأتي جاهزة من المصنع ، تضم الوحدة بطارية ليثيوم يصل عمرها الأفتراضي الي 5 سنوات, بدلأ من سنتين فقط عمر افتراضي للبطارية التقليدية ، سهولة التركيب خلال دقائق دون الحاجة الي اي عمالة مدربة او عمل تصميمات للنظام و تجميع المكونات من مصادر متنوعة ، يكمن تركيب الوحدة علي اي عامود او قطب مثل الحديد والخشب و الخيزران و البلاستيك ، كما ان اسعار هذا النظام اقل تكلفة و اكثر كفائة نتيجة تقليل فاقد الأسلاك و التوصيلات ، تغيير البطاريات سهل خلال دقائق ، البطارات لا تحتاج صيانة, علي عكس البطارية التقليدية التي تحتاج الي صيانة دورية للتوصيلات من الصداء و الأملاح ، نظام وحدات الأنارة المدمجة عملي بالنسبة الي التطبيقات الصغيرة فقط ، اما النطبيقات الكبيرة فتحتاح اليبطاريات تخزين اكبر من السعات العملية المتوفرة في البطاريات الليثوم ، متوفرة بمقاسات أبتداء من 4 وات لأضاءة الحدائق الصغيرة و حتي 30 وات لأضاءة ممرارت متوسطة الحجم ، وحدات الإنارة الشمسية المدمجة ، المميزات
تكلفة أعمدة الإنارة الشمسية مساويا لتكلفة العامود العادي ، هذا النظام يعمل بإستقلالية تامة عن شبكة الكهرباء و بالتالي مثالي للتطبيق علي الطرق في المناطق البعيدة عن العمران ، لا يؤثر انقطاع التيار الكهربائي على إضاءة الشوارع ، التوفير في التكلفة البنية التحتية للأعمدة من كابلات وحفر وردم ، عمر مشعات الليـــد المستخدمة أضعاف عمر وحدات الأضاءة العادية .
صديقة للبيئة وسهلة التركيب ، لا تحتاج الي الي الحفر و تكسير الأسفلت لتوصيل الكابلات الكهربائية في حالة استخدامها لأضاءة طرق قائمة ، المشعات الليد LED لا تنتج الأشعة تحت الحمراء وبالتالي لأ تجذب الحشرات, و ذلك علي عكس اللمبات التقليدية حيث نحد الحشرات تحتشد حول الضوء ، عيوب أعمدة الإنارة الشمسية ، تعدد عمليات سرقة البطاريات نتيجة ارتفاع ثمنها و سهولة نقلها و فكها ، للحفاظ علي الكفاءة التشغيلية يجب غسيل الخلايا اسبوعيا للأزالة الأتربة ، صعوبة غسيل الخلايا في الأعمدة ذات الأرتفاع العالي باستخدام الأوناش المتحركة ، و سيارة ونش مجهزة بها عامل وسائق يمكنها تنظيف حوالي 40 عمود في اليوم الواحد ، و ذلك بمعدل 10 دقائق لكل عمود تستغرقها السيارة في رفع الونش وخفضه والتنظيف نفسه ثم الإنتقال للعمود التالي.
تحتاج الى دراسة الظلال للتأكد من كفاية اشعة الشمس كافبة لكل عامود و بالتالي قد لا يكون مناسب تركيبها بين ابنية مرتفعة في شوارع المدن ، العمر الأفتراضي للبطاريات قليل بالنسبة الي سعرها المرتقع, مما يزيد من مصاريف الصيانة علي المدي الطويل
ارشادات و خطوات تصميم أعمدة الإنارة للشوارع هناك برامج هندسية متطورة للقيام بعملية تصميم انارة الشوارع ويعتمد التصميم علي نوع الطريق, سرعة السيارات و شدة الأضاءة المطلوبة ، و لكن للأهداف المبسطة يمكن اتباع الخطوات البسيطة التالية عند تصميم اَنارة الشوارع ارتفاع و توزيع اعمدة الأنارة الشمسية لو كان عندنا طريق بعرض 100 متر مثلأ, فليس من المنطقي او العملي اضاءته من ناحية واحدة فقط , لأننا سوف نجد انفسنا في حاجة الي استخدام كشافات عملآقة و علي ارتفاع مهول لأضاءة الطريق بكامل عرضه فيتم استخدام الجدول ألأتي:
ارتفاع و توزيع الأنارة
نوع الشارع عرض الشارع بالمتر ارتفاع العامود بالمتر توزيع الأنارة
ممرات مشاه اقل من 6 متر 3 علي جانب واحد فقط
شوارع ضيقة و حواري 6 – 12 6.5 علي جانب واحد فقط
شوارع محلية صغيرة 12 – 24 9 علي جانبي الطريق
شوارع متوسطة 24 – 48 10.5 علي جانبي الطريق
شوارع كبيرة هامة 48- 80 12 أضاءة علي جانبي الطريق و في جزيرة وسطي
شرايين كبري و محاور مركزية اكبر من 80 15 أضاءة علي جانبي الطريق و في جزيرة وسطي
تحديد اقصي قدرة للكشافات الليد
قدرات كشافات الليد المتاحة في الأسواق تصل الي 120 وات
و لكن في الأماكن البعيدة عن خط الأستواء حيث السطوع الشمسي ضعيف ليس من المنطقي او العملي استخدام هذه الكشافات الكبيرة.
فمثلأ لو تم استخدام كشاف بقدرة 120 وات في مدينة لندن سوف نجد ان قدرة الخلايا المطلوبة لكل عامود قد تصل الي 1000 وات و هو امر غير منطقي و غير عملي.
لذلك كلما ابتعدنا عن خط الأستواء يتم استخدام وحدات اضاءة اقل حجما مع وضعها علي مسافات متقاربة لتحقيق شدة الأنارة المطلوبة في الطريق.
و يتم ذلك طبقا للمعادلة الأتية:
بالنسبة للمناطق الواقعة بين خط الأستواء و خط عرض 25 اقصي قدرة للكشافات = 100 وات
المناطق الواقعة بين خط عرض 25 و 50
اقصي قدرة للكشاف = 175- (خط العرض*3)
مثال مدينة الأسكندرية تقع علي خط عرض 31
اقصي قدرة للكشاف = 175 – (31*3) = 82 وات
يمكن تقريب القيم لأقرب رقم صحيح مضروب*10 و استخدام كشافات 80 وات في الأسكندرية
اما بالنسبة للمناطق الواقعة فوق خط عرض 50
اقصي قدرة للكشاف= 35- (خط العرض*0.2)
مثال مدينة برلين تقع علي خط عرض 52.5
اقصي قدرة للكشاف = 35- (52.5*0.2)= 24.5 وات
عرض الطريق الذي يقع تحت مجال اضاءة الكشاف
لحساب قدرة الكشافات المطلوبة يجب عرض الطريق الذي سوف يقع في دائرة الأضاءة الخاصة بالكشاف
فمثلأ لو عرض الطريق 40 متر و يوجد به اعمدة في جانبي الطريق, يكون هنا عرض الطريق الذي يقع تحت مجال اضاءة الكشاف 20 متر فقط, و ليس 40
و هذه القيمة “W” سوف يتم استخدامها لحساب قدرة الكشاف كما سيتضح لأحقا.
تحديد شدة الأضاءة المطلوبة LUX
يتم حساب ادني اضاءة مسموح بها طبقا لنوع الطريق و تسمي هده القيمة LUX.
الطرق الشريانية التي قد تصل فيها سرعات السيارات الي اكثر من 50 كم/ساعة.
LUX =10
الطرق الجامعة التي لا تزيد فيها سرعة السيارات عن 50 كم/ساعة.
LUX =6
الطرق المحلية و ممرات المشاء التي لا تزيد فيها سرعة السيارات عن 30 كم/ساعة.
LUX =4
قدرة وحدة الأضاءة باللومينكس Lumens
يتم حساب قدرة وحدة الأضاءة المطلوبة لومنيكس Lumens طبقا للمعادلة الأتية:
Lumens= W * L * D/ 0.84*0.9
Coefficient of Utilization Factor (Cu)= 0.9 – قيمة ثابتة
Maintenance Factor (mf) = 0.84 – قيمة ثابتة
W هو عرض الطريق الذي يقع تحت مجال اضاءة الكشاف
D هي المسافة بين الأعمدة
L هي قيمة LUX للمتر المربع.
فمثلآ لو كان عرض نصف الطريق 24 متر
ارتفاع العامود= 10.5 متر و اقصي مسافة بين الأعمدة =21 متر
LUX يساوي 10.0
تكون شدة الأضاءة المطلوبة لكل وحدة =(0.84×0.9) / 21 * 24 * 10.0 = 6666 لومنيكس.
قدرة المشعات الليد بالوات Wattage
اخيرا يتم حساب قدرة اللمبات الليد بالوات و كما سبق شرحة فان لمبات الليد المنتشرة في الأسواق تعطي شدة اضاءة 100 لومينكس لكل وات
و في المثال السابق تكون قدرة الكشافات المطلوبة = 6666/100 =67 وات
فيتم هنا استخدام وحدة ليد قدرتها 67 وات ان كان موقع المشروع اسفل خط عرض 25 كما سبق شرحه
و لكن ان كانت هذه الأعمدة تقع في موقع شمالي علي خط عرض 51 في مدينة لندن في انجلترا مثلأ.
سوف نجد كما سبق شرحة ان اقصي قدرة مسموح بها للكشاف = 175 – (49*3) = 28 وات
هنا سوف نضطر الي استخدام مسافة اقل من 21 متر بين الأعمدة لتحقيق نفس شدة الأضاءة المطلوبة طبقا للمعادلة الأتية:
المسافة بين الأعمدة = اقصي مسافة مسموح بها * اقصي قدرة مسموح بها للكشاف/ قدرة الكشاف المطلوب
= 21 * 28/ 67 = 9 متر
اي في مدينة لندن سوف نضع الأعمدة علي مسافات كل 9 متر بدل 21 و بقدرة 28 وات بدل 67
و لأغراض مطابقة الحسابات من الأحجام المتوفرة في الأسواق يتم استخدام كشافات 30 وات.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق