تكامل المكونات مع أعمدة الإنارة هو اتجاه تطوير مصابيح الشوارع الشمسية.

الابتكار الهيكلي في تكامل المكونات مع أعمدة الإنارة، ومصباح الشارع الشمسي أحادي النظام عالي الطاقة الناتج عنه، هما إنجازات بحثية突破性 حققتها صناعة الإضاءة بالطاقة الجديدة في السنوات الأخيرة. هذا هو اتجاه تطوير مهم لمصابيح الشوارع الشمسية، وهو أمر ذو أهمية كبيرة للتقدم التكنولوجي لنظام مصابيح الشوارع الشمسية ولتحقيق خفض انبعاثات الكربون في مجال إنارة الشوارع.

في ظل الاتجاه العالمي لخفض انبعاثات الكربون، ظهرت مصابيح الشوارع الشمسية أحادية النظام عالية الطاقة ذات هياكل متكاملة مع أعمدة الإنارة. بحلول نهاية أغسطس 2021، كانت تركيبات 141 مصباح شارع شمسي متكامل من مكونات الفيلم الرقيق وعمود الإنارة على الطريق الرئيسي للجسر العلوي للطريق الخامس الغربي في مدينة تشيبو (ستة مسارات في اتجاهين) والطرق المساعدة قد دخلت التشغيل لمدة عام كامل. استبدلت هذه المصابيح الشمسية المتكاملة من الفيلم الرقيق مصادر الضوء الأصلية CSM بقدرة 310 واط، واعتمدت مصادر ضوء LED ذات كفاءة ضوئية عالية بقدرة 150 واط؛ ارتفاع عمود الإنارة 13 مترًا. بالنسبة للطرق المساعدة والمنحدرات، القدرة 120 واط، وارتفاع عمود الإنارة 12 مترًا. المسافة بين الأعمدة 37 مترًا في جميع الحالات. تصل متوسط شدة الاستضاءة على سطح الطريق إلى 32 lx، مع درجة حرارة لون 4000K. تستخدم تخزين طاقة بطاريات الليثيوم ونظام تحكم IoT، مصمم بناءً على ظروف الشمس المحلية لـ 5 أيام ممطرة/ضبابية. هذه المعلمات مشجعة وتمثل أحدث نتائج التقدم التكنولوجي في مصابيح الشوارع الشمسية.

بعد أن خضعت لاختبار البرد القارس والحر الشديد، الرياح والأمطار، نجحت هذه الدفعة من مصابيح الشوارع الشمسية ذات الأغشية الرقيقة في تلبية التوقعات، وظلت في مواقعها، وأضاءت الجسر العلوي فوقه وتحته، وقد تم الاعتراف بتأثيرات إضاءتها الجيدة من قبل متخصصي إنارة الشوارع وحصلت على إشادة من إدارات إدارة إنارة الشوارع المحلية. تستحق الثناء، تستحق التهاني!

تم تحقيق هذا الإنجاز، الذي يحمل دلالة وطنية وحتى دولية كدليل نموذجي، بفضل جهود الشركات والمنظمات المهنية والدعم القوي من الحكومات المحلية. إنه علامة فارقة في تطوير صناعة مصابيح الشارع الشمسية، مما يشير إلى مرحلة جديدة تدخل فيها مصابيح الشارع الشمسية في مرحلة التكامل مع أعمدة الإضاءة، والتشغيل عالي الطاقة في نظام واحد، والتطبيق على الطرق القياسية، لتصبح قوة جديدة في مجال توفير الطاقة والحد من الانبعاثات في مجال الإضاءة. خاصة أن الإنجاز breakthrough للطاقة العالية في النظام الواحد الذي جلبته البنية الجديدة التي تدمج مكونات الفيلم الرقيق مع الأعمدة قد لفت انتباه الصناعة بشكل كبير. وقد طار محترفو مصابيح الشارع الشمسية من العديد من المقاطعات والمدن مثل قوانغدونغ إلى زيبو في شاندونغ لمشاهدة جمال مصابيح الشارع الشمسية ذات الفيلم الرقيق.

تم تطويرها في عام 2019 بواسطة شركة في شاندونغ، تركز هذه المصباحة الشمسية ذات الفيلم الرقيق أحدث الإنجازات في المواد الجديدة والتقنيات الجديدة والتصاميم الجديدة في مجال الإضاءة الشمسية، وتتميز بثلاث خصائص واضحة:

一、在国内率先将国产铜铟镓硒薄膜光伏组件大规模应用于光伏路灯；二、采用光伏组

منظر ليلي لتطبيق مكون الفيلم الرقيق وعمود الإضاءة المتكامل لمصابيح الشارع الشمسية لشركة شاندونغ في الطريق الغربي الخامس في زيبو. صورة من سون هونغكاي

تصميم هيكلي متكامل للمكونات وأعمدة الإضاءة، اعتماد مصادر إضاءة LED عالية الطاقة بنظام واحد بقدرة 150 واط، 120 واط؛ ثالثًا، في المنطقة الصناعية المتقدمة في زيبو

بفضل الدعم الحماسي من القيادة، تم تركيبها على الطرق الرئيسية والفرعية للجسر المتقاطع المكون من ست حارات في الاتجاهين في الطريق الغربي الخامس في زيبو، مما يعكس ثقة كبيرة في مصابيح الشوارع الشمسية الكهروضوئية ذات التكنولوجيا الجديدة والمتقدمة.

منظر نهارياً لمصباح شارع شمسي كهروضوئي يدمج مكونات رقيقة الغشاء وعمود لشركة شاندونغ مطبق في الطريق الغربي الخامس في زيبو. صورة التقطها أن لانبو في يوليو 2021.

النظام الفردي يشير إلى نظام تحويل كهربائي ضوئي-كهربائي بصرية ونظام تحكم، بالمقارنة مع النظام المركب؛ تشير "القدرة العالية" بشكل عام إلى مصادر ضوء LED عالية الفعالية الضوئية لمصابيح الشوارع الشمسية الكهروضوئية تتراوح من أكثر من 100 واط إلى 200 واط. إن دمج الأنظمة الفردية ومصادر الضوء عالية القدرة هو إنجاز تكنولوجي ناتج عن التقدم في المواد الكهروضوئية الجديدة والهياكل، ويمثل منتجات فاخرة لمصابيح الشوارع الشمسية الكهروضوئية؛ فإن المزايا الهيكلية الناتجة عن دمج المكونات الكهروضوئية والأعمدة تحدد قيمتها السوقية الهامة وآفاق تطبيقها. هذا النوع من مصابيح الشوارع الشمسية الكهروضوئية، الذي يجمع أحدث تقنيات التحويل الكهروضوئي، والتحكم مع إنترنت الأشياء، وتخزين الطاقة، ومصادر الضوء، وتوزيع الضوء، ويطبق دمج المكونات والأعمدة على الطرق القياسية المكونة من أربع أو ست أو حتى ثماني حارات في كلا الاتجاهين، يمكن اعتباره الجيل الثاني من مصابيح الشوارع الشمسية الكهروضوئية.

حاليًا، تنتمي معظم مصابيح الشوارع الشمسية الكهروضوئية إلى نطاقات القدرة الصغيرة والمتوسطة من 10 إلى 100 واط، وتستخدم على نطاق واسع في المناطق الريفية والمناطق الجبلية والمناطق الرعوية والمناطق الحرجية والجزر، وتشكل القوة الرئيسية للسوق، لكنها تواجه مهمة مرحلية لتحسين الجودة والترقية والاستبدال. وفقًا للاستطلاعات، فإن مصابيح الشوارع الشمسية الكهروضوئية ذات هيكل "قبعة الدكتوراه" عادة ما تكون لها قدرة قصوى تبلغ 120 واط، وتُطبق بشكل رئيسي على الطرق القياسية المكونة من أربع حارات في كلا الاتجاهين. طورت بعض الشركات مصابيح شوارع شمسية كهروضوئية من نوع "قبعة الدكتوراه" عالية القدرة بـ 240 واط و250 واط، متوفرة سواء في إصدارات عالية القدرة بنظام واحد أو بنظام مركب، وبمقياس معين من التطبيق، وتوفر تأثيرات إضاءة ممتازة وتلبي جميع متطلبات التصميم، ومناسبة للطرق القياسية التي تحتوي على أكثر من أربع حارات في كلا الاتجاهين.

مشروع هندسة إضاءة اكتمل في نهاية عام 2017 بواسطة شركة هونان على طريق تشانغشا دونغزو السريع، والذي يتميز بطريق مكون من ست حارات في الاتجاهين يمتد لمسافة 13 كيلومترًا، واعتمد نظامًا مركبًا من مصابيح الشوارع الشمسية الكهروضوئية بقدرة 240 واط مع تخزين طاقة في المكثفات الفائقة. لقد عمل لمدة ثلاث سنوات ونصف حتى الآن، وتحمل بشكل خاص اختبارًا لمدة 50 يومًا متتاليًا ممطرًا وضبابيًا وقليل الإضاءة في مارس-أبريل 2021.

في فبراير 2016، نفذت شركة في مقاطعة آنهوي مشروع إضاءة باستخدام مصابيح شارع شمسوية على الطريق الوطني G104. تم اعتماد مصابيح شارع شمسوية بنظام واحد بقدرة 150 واط و300 واط لقطعة طريق مكونة من ثمانية مسارات في اتجاهين، بطول تركيب يبلغ 24 كيلومترًا. يعمل النظام منذ أكثر من 5 سنوات. هناك العديد من المشاريع المماثلة؛ وقد تم الاعتراف بتأثيرات إضاءتها من قبل الإدارات المحلية لمصابيح الشارع، مما جعلها حالات كلاسيكية لإضاءة مصابيح الشارع الشمسوية ذات القدرة العالية.

صناعة مصابيح الشارع الشمسوية عالية القدرة من نوع "قبعة الدكتور" ليست مشكلة، ولكن قد تظهر مشاكل مثل زيادة الوزن ومقاومة الرياح، وتقييد بيئات التطبيق، وزيادة التكاليف، وانخفاض الكفاءة الاقتصادية.

تجلب المواد الشمسية الجديدة ابتكارًا في هيكل مصابيح الشارع الشسوموية، مما يخلق مزايا واضحة لمصابيح الشارع الشمسوية عالية القدرة بنظام واحد المدمجة مع العمود: يمكنها الاستفادة القصوى من مساحة العمود لتوليد المزيد من الكهرباء؛ وعلى الرغم من أن تقليل إجمالي مساحة مقاومة الرياح محدود، إلا أن شكل سطح التلامس يتغير، مما يعزز قوة مقاومة الرياح؛ توفر المزيد من الكهرباء ظروفًا لتصميم وتصنيع أعمدة ذكية تحتوي على طاقة شمسية، مما يفتح المزيد من مساحة السوق، بل ويسمح حتى بتطوير مصابيح شارع شمسوية متوسطة الارتفاع. ومن خلال تأثير الإضاءة للجسر العلوي ذي الستة مسارات في الاتجاهين على الطريق الغربي الخامس في زيبو، يتضح أن مصابيح الشارع الشمسوية المدمجة مع الأعمدة يمكنها التنافس تمامًا مع مصابيح الشارع التي تعمل بالكهرباء من الشبكة.

من المعروف أن ما يقرب من 10 شركات إضاءة شمسية تدرس مصابيح الشارع ومصابيح الفناء ذات الهياكل المدمجة للمكونات الشمسية والأعمدة، مع اعتماد هياكل متعددة الأضلاع واستخدام مواد السيليكون أحادي البلورة، والسيليكون متعدد البلورات، والسيليكون أحادي البلورة المشطوف. يُعتقد أنه في المستقبل القريب، ستظهر أعداد كبيرة من مصابيح الشارع الشمسوية ومصابيح الفناء المدمجة للطاقة الشمسية النظيفة والمتجددة على أنواع مختلفة من الطرق القياسية والمناطق السكنية الحضرية، لتصبح مشهدًا جميلًا.

بسبب العدد المتزايد من المدن الكبيرة في الصين، ولتلبية احتياجات حركة المرور بين المدن، توجد طرق قياسية أكثر فأكثر. نظرًا لأن المدن من الدرجة الأولى لديها حجم كبير ومستمر لحركة السيارات خلال ساعات المساء والليل، بدأت بعض الطرق الدائرية السريعة والطرق السريعة بين المدن والطرق السريعة في تركيب مصابيح الشارع. على سبيل المثال، طريق قوانغشن السريع هو أحد أقدم الطرق السريعة في الصين التي تم تركيب مصابيح الشارع فيها؛ طريق فوشان الدائري؛ طريق ونونغ السريع الذي تم إنارته في عام 2020؛ الحلقة الخارجية لمدينة تشيفنغ التي تم تركيب أكثر من 5000 مصباح شارع شمسوي في عام 2017. تركيب مصابيح الشارع الشمسوية على الطرق السريعة والطرق السريعة القريبة من المدن يتوافق مع اتجاه خفض انبعاثات الكربون. تركيب مصابيح الشارع الشمسوية يلغي الحاجة إلى حفر الخنادق ومد الكابلات، ويزيل القلق بشأن انقطاع التيار الكهربائي، ولا يتطلب محولات؛ وستبرز مزاياه الشاملة في إضاءة الطرق السريعة والطرق السريعة. هذا أيضًا طلب صارم لمصابيح الشارع الشمسوية. لتلبية الطلب على تطبيق مصابيح الشارع الشمسوية على الطرق القياسية مثل الطرق السريعة والطرق السريعة، ستصبح مصابيح الشارع الشمسوية ذات النظام الواحد عالي القدرة والمدمجة مع أعمدة إنترنت الأشياء اتجاهًا مهمًا للتطوير في إضاءة مصابيح الشارع.

من المعروف أن ألمانيا也在开发光伏组件与灯杆一体化、单系统大功率光伏路灯。左图是2020年开始打擂台的两盏光伏组件与灯杆一体化光伏路灯，均为60瓦，左边墨绿色薄膜组件的为山东一家公司产品，右边黑色晶硅组件为德国一家公司的产品。这两盏光伏路灯的高度是一样的，由于拍照角度不同显得左高右低。这个擂台赛引起业内专家高度重视，其结果大家拭目以待。

تُكمل مصابيح الشارع الفوتوفولطية ذات النظام الواحد عالي القدرة ومصابيح الشارع المتصلة بشبكة الكهرباء بعضها البعض من حيث أماكن التطبيق، لكن تأثيرها في تقليل انبعاثات الكربون متعاكس تمامًا: استخدام مصباح شارع واحد متصل بالشبكة يزيد من انبعاثات الكربون، بينما تركيب مصباح شارع فوتوفولطي واحد يقلل من انبعاثات الكربون بوحدة واحدة ويزيد من تقليل الكربون بوحدة واحدة. لتسهيل الترويج الموحد وتطبيق أنواع مختلفة من مصابيح الشارع الفوتوفولطية، أطلق مجلس الطاقة الجديد التابع للجمعية الصينية لهندسة الإضاءة في سبتمبر 2019 صياغة معايير المجموعة مثل "مواصفات تصميم تطبيقات مصابيح الشارع الفوتوفولطية" و"مواصفات البناء والقبول لمشاريع هندسة مصابيح الشارع الفوتوفولطية". بعد نحو عامين من الجهد، دخلت عملية الصياغة المرحلة النهائية من المراجعة. بمجرد إصدار هذين المعيارين الجماعيين، لن ينظما فقط تطبيق مصابيح الشارع الفوتوفولطية ذات النظام الواحد عالي القدرة، بل ستصبحان أيضًا أساسًا مهمًا لقسمي تخطيط وتصميم الطرق المرورية في تطبيق مصابيح الشارع الفوتوفولطية على الطرق القياسية.

يُوصى بأن يتم تركيب المزيد من مصابيح الشارع الفوتوفولطية المتكاملة عالية التقنية على الطرق القياسية ذات ظروف الإضاءة المناسبة في مختلف المناطق، للمساهمة في تقليل انبعاثات الكربون، والحياد الكربوني، وذروة انبعاثات الكربون، وتجارة الكربون، وتطوير الاقتصاد الدائري في مجال الإضاءة في الصين.

آن لانبو، المدير التنفيذي المساعد لمجلس إضاءة الطاقة الجديدة التابع للجمعية الصينية لهندسة الإضاءة