إرشادات تصميم الإضاءة بالطاقة الشمسية بعد الكوارث وإعادة الإعمار والإنقاذ

في مناطق الكوارث حيث تنهار شبكات الطاقة، تصبح الإضاءة الشمسية شريان الحياة للبحث والإنقاذ والمساعدات الطبية واستقرار المجتمع. يدمج هذا الدليل معايير CIE ومواصفات المعدات التي تم اختبارها ميدانيًا وحالات الإنقاذ في العالم الحقيقي لتقديم مبادئ تصميم قابلة للتنفيذ لأنظمة الإضاءة الشمسية في البيئات القاسية.

معلمات الإضاءة الأساسية لسيناريوهات الكوارث

متطلبات الإضاءة

• طرق الإخلاء: الصيانة 0.5-10 لوكس على الخط المركزي لمسارات الهروب، بحد أدنى 0.5 لوكس في نهاية التشغيل (معيار CIE 193:2010). تتطلب المناطق الحرجة مثل مناطق الفرز 20-30 لوكس للإجراءات الطبية.
• عمليات البحث: يجب أن تحقق أبراج الإضاءة المتنقلة 45-60 لوكس على مساحة تتراوح بين 1400 و2000 متر مربع عند نشرها على ارتفاع 9 أمتار، مما يتيح اكتشاف الحطام وتحديد هوية الضحايا.

فعالية الإضاءة والتوحيد في الإضاءة

• كفاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED): تحديد الأولويات ≥ 130 لومن/ثانية مصابيح LED (على سبيل المثال، برج إضاءة مولدات الطاقة الشمسية بقدرة 400 واط مع خرج 130 لومن/ثانية) لتقليل حجم اللوحة الشمسية وحمل البطارية.
• توزيع الشعاع: استخدم العدسات الغامرة بزاوية 45°-60° للتغطية الواسعة في الملاجئ المؤقتة، بينما تناسب الحزم الضيقة بزاوية 30° المهام الدقيقة مثل إصلاح المعدات.

درجة حرارة اللون و CRI للاستخدام في حالات الطوارئ

اختيار CCT

• 4000 ك - 5000 ك أبيض نهاري 4000 ك - 5000 ك: مثالي لمناطق الإنقاذ، حيث إنه يعزز التعرف على الأجسام ويقلل من إجهاد العين أثناء العمليات الممتدة. ويستخدم برج الإضاءة المتنقل RPLT-5300 مصابيح LED بدرجة 5000K لمحاكاة ظروف ضوء النهار الضرورية لرعاية المصابين.
• 2700 ك - 3000 ك أبيض دافئ 2700 ك - 3000 ك: يوصى به للملاجئ المؤقتة للتخفيف من القلق بعد الكوارث، بما يتماشى مع إرشادات اللجنة الدولية للمساواة بين الجنسين بشأن تقليل الضغط النفسي لدى السكان النازحين.

مؤشر تجسيد اللون

• CRI ≥80 للمحطات الطبية لضمان التقييم الدقيق للجروح وتحديد الأدوية بدقة. استخدمت المستشفيات الميدانية في مجال الإغاثة من الزلزال في نيبال مصابيح شمسية ذات إضاءة عالية CRI لمنع التشخيص الخاطئ في ظل الإضاءة الضعيفة.

التصميم الهيكلي: الأعمدة والأبراج المتحركة

الارتفاع والتباعد

• الأعمدة الثابتة:: ارتفاع 6-9 أمتار مع تباعد 25-30 متراً للطرق الرئيسية؛ 4-6 أمتار أعمدة على مسافات 15 متراً لممرات المشاة.
• الوحدات المتنقلة: الصواري الهيدروليكية (8.5-11 متر) على مقطورات، مثل برج الإضاءة الشمسية الصاري الهيدروليكي التلسكوبي بطول 9 أمتار، مما يتيح الانتشار السريع في المناطق الساخنة في حالات الكوارث.

متانة المواد

• فولاذ مجلفن (≥3.5 مم): يقاوم التآكل في المناطق المعرضة للفيضانات؛ تتطلب المناطق الساحلية 316 من الفولاذ المقاوم للصدأ لتحمل رذاذ الملح.
• مقاومة الرياح: يجب أن تتحمل جميع الهياكل ≥40 م/ث هبوب رياح (أي ما يعادل ظروف الإعصار)، كما تم التحقق من صحة سلسلة Optraffic SLT في الإغاثة من الأعاصير في الفلبين.

تحديد حجم النظام الشمسي للظروف غير الموثوقة

قدرة البطارية

• 7-10 أيام من الحكم الذاتي: احسب باستخدام المعادلة:البطارية آه = (يوميًا بالساعة × أيام النسخ الاحتياطي) ÷ (جهد النظام × عمق التفريغ)مثال: يتطلب نظام 400 واط مع نسخة احتياطية لمدة 5 أيام بجهد 24 فولت بطاريات AGM 1600 أمبير (كما هو الحال في برج إضاءة مولدات الطاقة الشمسية بقدرة 400 واط).

تكوين الألواح الشمسية

• ألواح السيليكون الأحادية البلورية: ضمان ≥ 1200 واط إجمالي الطاقة ≥1200 واط (على سبيل المثال، ألواح 6×200 واط) لإعادة شحن البطاريات في 5-7 ساعات من ضوء الشمس. تعمل وحدات التحكم MPPT على تعزيز كفاءة التحويل إلى 95%.

أدوات التحكم الذكية وإدارة الطاقة

التعتيم التكيفي

• عملية ثلاثية المراحل:
  1. الطاقة الكاملة (18:00 - 22:00): إخراج 100% لأنشطة الإنقاذ القصوى.
  2. وضع الاستعداد (22:00:22-06:00): 50% سطوع 50% للحفاظ على الطاقة.
  3. تنشيط الحركة: طاقة فورية 100% عندما تكتشف أجهزة الاستشعار الحركة.

المراقبة عن بعد

• دمج وحدات إنترنت الأشياء لتتبع جهد البطارية والإضاءة وحالة العطل. يتميز جهاز RPLT-5300 بتنبيهات في الوقت الفعلي عبر الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في مناطق الكوارث النائية.

اقتصاديات التكلفة والنشر السريع

الاستثمار الأولي

• أبراج الإضاءة المتنقلة: $8,300-8,300-$28,000 لكل وحدة (على سبيل المثال، برج إضاءة شمسية 4 × 500 واط)، حسب ارتفاع الصاري وسعة البطارية.
• الوحدات المحمولة باليد: $20-$50 للفوانيس القابلة للنفخ من نوع LuminAID (65 لومنات، ووقت تشغيل لمدة 30 ساعة)، وهي ضرورية لمجموعات الإخلاء الفردية.

عائد الاستثمار والتمويل

• الإعانات الإنسانية: تغطي برامج الإغاثة التابعة للأمم المتحدة 30-501 تيرابايت 3 تيرابايت من تكاليف الأنظمة المؤهلة. بعد زلزال نيبال في عام 2015، تم دعم 701 تيرابايت إلى 3 تيرابايت من الإضاءة الشمسية التي تم نشرها من خلال المساعدات العالمية.
• وفورات العمر الافتراضي: تلغي أنظمة الطاقة الشمسية تكاليف وقود مولدات الديزل ($0.5-1T4T1.2/L) وتقلل من تكاليف الصيانة بمقدار 60% مقارنة بالبدائل المعتمدة على الشبكة.

دراسات حالة مثبتة ميدانياً

• إعصار هايان في الفلبين (2013): زودت فوانيس LuminAID أكثر من 30,000 عائلة نازحة بإضاءة بقوة 65 لومن لمدة 30 ساعة للشحنة الواحدة، مما أتاح توزيع المياه ليلاً وتعليم الأطفال في مراكز الإجلاء.
• زلزال تركيا-سوريا (2023): أبراج الإضاءة RPLT-5300 المزودة بمخرجات 280,000 لومن تعمل على تشغيل مستشفيات ميدانية بمساحة 200 متر مربع، وتدعم نوبات الجراحة لمدة 12 ساعة دون الحاجة إلى شبكة.

فكرة أخيرة: في سيناريوهات الكوارث، تعتبر الإضاءة الشمسية أكثر من مجرد إضاءة - إنها بنية تحتية للبقاء على قيد الحياة. من خلال إعطاء الأولوية لمصابيح LED عالية الكفاءة، وتصميم البطاريات الزائدة عن الحاجة، وقابلية التنقل القوية، تعمل هذه الأنظمة على سد الفجوة بين الإنقاذ الفوري وإعادة الإعمار على المدى الطويل. كيف يمكن لدمج التطهير بالأشعة فوق البنفسجية-جيم في أبراج الإضاءة الشمسية أن يعالج تحديات الصرف الصحي بعد الكوارث؟