إرشادات لتصميم إنارة الطرق بالطاقة الشمسية في المناطق الريفية والمعزولة

الفصل الأول: الأحكام العامة ومبادئ التصميم

1.1 الأهداف الرئيسية

• أولوية السلامة: ضمان الإضاءة الأساسية في الليل (الإضاءة ≥ 5 لوكس) ضمن ميزانية الطاقة المحدودة.
• الاكتفاء الذاتي من الطاقة: يوصى باستخدام أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة، وتجنب نماذج إمدادات الطاقة المختلطة.
• كفاءة الطاقة القصوى: اقترح أن تتجاوز كفاءة مصدر الضوء 150 لومن/وات (على سبيل المثال، LED مع شريحة Purui).
• تحسين تكلفة دورة الحياة: إن الاستثمار الأولي (CAPEX) وتكاليف التشغيل لمدة 20 عامًا (OPEX) أقل بمقدار 60% من الأنظمة التقليدية.

1.2 مفاهيم التصميم الأساسية

• تصميم تنسيق الإضاءة والطاقة: يحدد الطلب على الإضاءة بشكل مباشر سعة الألواح الشمسية والبطاريات (على سبيل المثال، يتطابق مصباح LED بقوة 60 وات مع لوحة شمسية بقوة 80 وات وبطارية 60 أمبير في الساعة).
• توحيد معايير المعدات:
  • إنارة الشوارع المتكاملة: مناسب للأعمدة التي يبلغ طولها 6م إلى 12م، مع دمج الألواح الشمسية والبطاريات (تصنيف الحماية IP67).
  • إنارة الشوارع المنفصلة: مناسب للأعمدة التي يزيد طولها عن 8 أمتار، مع بطاريات مدفونة للتبريد وزوايا لوحة شمسية قابلة للتعديل.

الفصل الثاني: أوامر الإضاءة

2.1 مناطق الإضاءة الموصى بها

• التقاطعات: الإضاءة ≥ 15 لوكس، التوحيد Uo ≥ 0.4.
• ممرات المشاة: يوصى باستخدام مصادر الضوء الكهرمانية (< 2200 كلفن) لتقليل الاضطرابات البيئية.

2.2 مناطق الإضاءة المقيدة

• المناطق المحمية بيئيًا: يوصى بتجنب الضوء الأبيض، واستخدام إشارات عاكسة للإضاءة السلبية بدلاً من ذلك.

الفصل الثالث: التصميم البصري والبنيوي

3.1 معايير الإضاءة منخفضة الطاقة

ملاحظة: المعايير أقل بـ 30% من المتطلبات الحضرية، مع انخفاض بـ 40% في طاقة مصدر الضوء.

3.2 مواصفات مصدر الضوء والتركيبات

• مصدر الضوء:درجة حرارة لون LED ≤3000K (المنطقة البيئية ≤2200K)، إذا كان السعي للحصول على إضاءة أكثر نظافة وأكثر وضوحًا يمكن استخدامه من 5000k إلى 7000k، مع عدم التوصية بمصابيح الصوديوم عالية الضغط.
• المباريات: نوع القطع الكامل، مزود بعدسات بصرية ثانوية لتقليل انسكاب الضوء.

3.3 نقاط التصميم الهيكلي

• زاوية إمالة اللوحة الشمسية: خط العرض × 0.9 + 23 درجة (حالة شينينغ: 36 درجة شمالاً → زاوية ميل 50 درجة).
• تصميم مقاوم للرياح: يجب أن تتحمل الأقواس سرعات الرياح ≥ 32 مترًا في الثانية (مستوى الإعصار 12).
• منع الظل: لا يجوز وجود أشجار أو مباني تلقي بظلالها على مسافة 10 أمتار من اللوحة الشمسية.

الفصل الرابع: تصميم أنظمة الطاقة الشمسية والإدارة الذكية

4.1 صيغ التصميم

سعة الألواح الشمسية: P PV = ( تحميل E × 1.2) / (PSH × η) (حيث E_حمولة = استهلاك الطاقة اليومي، PSH = ساعات ذروة سطوع الشمس، η = كفاءة النظام ≈ 0.75).

سعة البطارية: C bat = (E load × D autonomy ) / (V sys × DoD) (حيث د_{استقلال} = أيام الحكم الذاتي، V_النظام = جهد النظام، DoD = عمق التفريغ).

مثال: بالنسبة للمصابيح التي تبلغ قوتها 60 وات في سيتشوان خلال 7 أيام ممطرة → تتطلب بطارية فوسفات حديد ليثيوم 72 فولت 60 أمبير في الساعة.

4.2 معايير اختيار المعدات

4.3 استراتيجيات التحكم الذكية

التعتيم متعدد الخطوات:

            18:00-22:00 → 100% السطوع 22:00-05:00 → 30% السطوع 05:00-06:00 → 70% السطوع

استشعار الموجات الدقيقة: يزداد السطوع على الفور إلى 100% عند اقتراب البشر أو المركبات، مما يقلل من استهلاك الطاقة بمقدار 40%.

الفصل الخامس: حماية البيئة

5.1 الفوائد البيئية

• تقليل الكربون: يقلل كل مصباح من انبعاثات الكربون بمقدار 480 كجم سنويًا (مقارنة بمولدات الديزل).
• مكافحة التلوث الضوئي: تعمل تركيبات القطع الكاملة المقترنة بمصادر الضوء الكهرمانية على تقليل معدلات جذب الحشرات بنسبة 70%.

الفصل السادس: التركيب والصيانة

6.1 مواصفات البناء

• تركيب الألواح الشمسية: خطأ التوجيه ≤ 5°، خطأ زاوية الميل ≤ 2°.
• بطارية مدفونة: يوصى بوضعه في غرفة خرسانية على عمق 1 متر تحت الأرض، مع التحكم في درجة الحرارة بمقدار ±10 درجة مئوية.

6.2 اقتراحات التشغيل والصيانة

ملاحظة: يمكن أن يؤدي تراكم الغبار إلى انخفاض في كفاءة توليد الطاقة بمقدار 15-30%، مع تحقيق روبوتات التنظيف الجاف لكفاءة تنظيف تزيد عن 98%.

إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية في المناطق الريفية والمعزولة