كيف تختار بين مصباح الشارع الذي يعمل بالطاقة الشمسية والآخر الذي يعمل بالشبكة الكهربائية؟

مصابيح الشوارع الشمسية مقابل المصابيح المتصلة بالشبكة الكهربائية: الخمسة أسئلة التي تُحدِّد قرارك

مطوّر مشروعٍ واقفٌ على حافة طريق ريفيٍّ طوله ثلاثة كيلومترات، ولا توجد بنية تحتية كهربائية في نطاق ٥٠٠ متر. وقد اتّخذ بالفعل قراره بين الإنارة الشمسية والإنارة المشبَكة بالشبكة: فحفر خطوط التغذية الكهربائية لمسافة ٥٠٠ متر لتوصيل مصباح شارع واحد يكلّف ما بين ١٥ و٢٥ وحدة نقدية لكل متر خطي، أي ما يعادل ٧٥٠٠ إلى ١٢٥٠٠ وحدة نقدية للوصلة وحدها — قبل شراء المصباح نفسه. أما مصباح الشارع الشمسي الذي يستغني عن الحفر، والمحوِّل، والعِدّاد، وفاتورة الكهرباء الشهرية، فيتفوّق تلقائيًّا من حيث التكلفة الإجمالية المُركَّبة. وعلى بعد ثلاثة كيلومترات، في شارع حضريٍّ توجد فيه قناة كهربائية تحت أرضية الرصيف مباشرةً، فإن مصباح الشارع المشبَك بالشبكة — الذي يتوصّل بالبنية التحتية القائمة — يقلّ تكلفة تركيبه وصيانته مقارنةً بمصباح الشارع الشمسي الذي يحتاج لوحةً شمسيةً وبطاريةً ووحدة تحكُّم بشحن. كما أن مصباح الشارع المشبَك بالشبكة لا يخفت إضاءته أبدًا حتى خلال أسبوعٍ ماطر. وبالتالي، فإن الاختيار بين الطاقة الشمسية والشبكة ليس مسألة أيديولوجية، بل هو مسألة رياضية تعتمد على البنية التحتية، وتتأثّر بخمسة متغيّرات.

هايرولكس، وهي شركة تُصنّع مصابيح الشوارع الشمسية ومصابيح الشوارع LED التي تعمل بالشبكة الكهربائية، وتوزّع منتجاتها في أكثر من ٢٠٠ دولة من مصنعها في تشونغشان بمقاطعة قوانغدونغ. وتعتمد الشركة في إعداد عروض أسعار مشاريعها على خمسة متغيّرات رئيسية: قرب الموقع من الشبكة الكهربائية (أي المسافة بين أقرب نقطة اتصال بشبكة الكهرباء وموقع كل عمود)، والإشعاع الشمسي (عدد ساعات الذروة للشمس سنويًّا في موقع المشروع، وهو ما يحدّد حجم الألواح الشمسية والبطاريات)، وتكاليف التركيب (تشمل حفر الخنادق ووضع الكابلات وتركيب المحولات ورفع الأعمدة في حالة المصابيح العاملة بالشبكة، بينما تقتصر في حالة المصابيح الشمسية على رفع الأعمدة فقط)، والتكاليف التشغيلية السنوية (تكاليف استهلاك الكهرباء من الشبكة وفقًا لأسعار المرافق المحلية، مقابل تكلفة استبدال البطاريات كل ٥–٧ سنوات في حالة المصابيح الشمسية)، ومتطلبات الموثوقية (مدى توافر مصابيح الشوارع العاملة بالشبكة بنسبة ٩٩,٩٪ فأكثر، مقابل توافر المصابيح الشمسية بنسبة ٩٥–٩٩٪، وهي نسبة محدودة باستقلاليتها خلال الأيام الغائمة المتتالية). وإجابات هذه الأسئلة الخمسة تؤدي إلى اختيار التكنولوجيا المناسبة لمصابيح الشوارع في كل مشروعٍ على حدة؛ كما أن المشاريع ذات الظروف المختلطة — مثل أقسام الطريق القريبة من شبكة الكهرباء وأقسامه الأخرى البعيدة عنها — غالبًا ما تستخدم كلا النوعين معًا بدلًا من فرض نوع واحد على طول الطريق بأكمله.

أنواع مصابيح الشارع الشمسية ومزايا كل منها

يغطي مجموع منتجات هايرولكس لمصابيح الشارع الشمسية ثلاث تكوينات: متكاملة إضاءة الشوارع الشمسية المتكاملة (تحتوي لوحة شمسية وبطارية ومصدر إضاءة LED ووحدة تحكم في هيكل واحد مدمج للمصباح، بقدرة تتراوح بين ٣٠ واط و١٢٠ واط، وهي مناسبة جدًّا للشوارع السكنية والممرات ذات أعمدة ارتفاعها من ٣ إلى ٨ أمتار)، من النوع المنفصل (لوحة شمسية وبطارية منفصلتين لتوفير مرونة في ضبط السعة، ومناسبة للتطبيقات عالية القدرة التي تتطلب لوحات وبatteries أكبر، بالإضافة إلى مصابيح الشارع الشمسية-الشبكيّة الذكية الهجينة (نظام مزدوج مع تحويل تلقائي من الطاقة الشمسية إلى شبكة الكهرباء، ما يضمن توافر الإضاءة بنسبة ١٠٠٪ حتى خلال فترات الغيوم الممتدة). ويُلبّي كل نوع من أنواع مصابيح الشارع نقطة مختلفة على محور التكلفة مقابل الموثوقية.

تطبيق عملي في مشروع طريق سريع يستخدم تقنيات مختلطة

كانت سلطة الطرق السريعة في شرق إفريقيا، المسؤولة عن طريقٍ طوله ٤٢ كيلومترًا، تواجه ثلاث حالات بنية تحتية مختلفة على امتداد نفس الطريق: قسم حضري طوله ١٢ كيلومترًا يتوفر فيه التيار الكهربائي من الشبكة العامة عند كل موقع لعمود الإنارة، وقسم ضاحي طوله ١٨ كيلومترًا يتوفر فيه التيار من الشبكة العامة عند نحو نصف مواقع الأعمدة فقط، وقسم ريفي طوله ١٢ كيلومترًا لا توجد فيه أي بنية تحتية للشبكة الكهربائية. وتعاونت هذه السلطة مع شركة هايرولكس لتنفيذ حلٍّ مختلط لأنظمة إنارة الشوارع: أجهزة إنارة LED متصلة بالشبكة العامة في القسم الحضري (أقل تكلفة تركيب، ولا تتطلب صيانة للبطاريات)، وأجهزة إنارة هجينة تعمل بالطاقة الشمسية والشبكة العامة في القسم الضاحي (تعمل بالطاقة الشمسية حيث لا توجد شبكة، وتتصل بالشبكة حيث تكون متوفرة، ويتم التحكم فيها جميعًا عبر منصة تحكم واحدة)، وأجهزة إنارة شمسية مستقلة في القسم الريفي (ما يلغي تكلفة الحفر البالغة ١٨٠٠٠٠ دولار التي كانت ستتكبَّدها حلول الشبكة فقط في هذا القسم). وقد حقَّق هذا النهج المختلط أدنى تكلفة إجمالية للمشروع، إذ بلغت نحو ٤٢٠٠٠٠ دولار — أي أقل بـ ٣١٠٠٠٠ دولار من الحل القائم على الشبكة فقط الذي كان سيتطلَّب حفرًا كاملًا حتى القسم الريفي، وأقل بـ ٨٥٠٠٠ دولار من الحل الشمسي البحت الذي كان سيتضمَّن تركيب سعات بطاريات زائدة في القسم الحضري الذي تتوافر فيه الشبكة.

الأسئلة الشائعة

كيف أحسب حجم البطارية لضوء شارع يعمل بالطاقة الشمسية؟

اضرب استهلاك الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بالواط في عدد ساعات التشغيل كل ليلة، ثم اقسم الناتج على جهد النظام، ثم اضرب الناتج بعدد أيام الاستقلالية (عادةً ما تكون من ٣ إلى ٥ أيام لتوفير احتياطي في الأجواء الغائمة). مثال: ٦٠ واط × ١٢ ساعة ÷ ١٢ فولت × ٣ أيام = بطارية سعة ١٨٠ أمبير-ساعة عند ١٢ فولت. أضف ٢٠٪ كهامش لعمق التفريغ (يمكن لبطاريات ليثيوم حديد فوسفات أن تُفرَّغ بنسبة ٨٠–٩٠٪ دون أن تتضرر). تقوم شركة هايرولكس بتحديد حجم البطاريات أثناء مرحلة تخطيط المشروع.

كم تدوم بطاريات أضواء الشوارع الشمسية؟

تستمر بطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO₄) عادةً من ٥ إلى ٧ سنوات أو من ٢٠٠٠ إلى ٣٠٠٠ دورة شحن قبل أن تنخفض سعتها إلى أقل من ٧٠٪. أما بطاريات الرصاص الحمضية فتدوم من سنتين إلى ثلاث سنوات. ويُعد استبدال البطارية التكلفة المتكررة الرئيسية لنظام إضاءة شارع شمسي. وتستخدم شركة هايرولكس بطاريات ليثيوم حديد فوسفات لتحقيق عمر أطول وتحمل أفضل لدرجات الحرارة (من -٣٥°ف إلى ٥٥°ف).

ماذا يحدث لإضاءة الشارع الشمسية خلال أسبوع من الأمطار؟

ستظل إضاءة الشارع الشمسية ذات الأبعاد المناسبة، والتي تمتلك استقلالية بطارية تتراوح بين ٣ و٥ أيام، تعمل خلال أسبوع من الطقس الغائم بتقليل شدة الإضاءة تلقائيًّا (لتوفير الطاقة وتمديد مدة التشغيل). وبمجرد نفاذ الاستقلالية، تنطفئ إضاءة الشارع حتى تبدأ دورة الشحن التالية. أما إضاءات الشارع الهجينة الشمسية-الشبكة من شركة HAIROLUX فتتفادى الانقطاعات الكهربائية عبر الانتقال التلقائي إلى طاقة الشبكة عند نفاد احتياطي البطارية.

هل تكون إضاءة الشارع المشغَّلة بالشبكة دائمًا أرخص على المدى الطويل؟

ليس بالضرورة. فعلى مدى ١٥ سنة، تتكبَّد إضاءة الشارع المشغَّلة بالشبكة تكاليف كهرباء (مثلًا: ١٠٠ واط × ١٢ ساعة/يوم × ٣٦٥ يومًا × ٠٫١٢ دولار/كيلوواط·ساعة × ١٥ سنة ≈ ٧٩٠٠ دولار لكل وحدة). أما إضاءة الشارع الشمسية فتلغي هذه التكلفة تمامًا، لكنها تتطلب استبدال بطارية واحدة (بين ١٥٠ و٤٠٠ دولار) خلال نفس الفترة. وبأسعار الكهرباء المنخفضة، قد تكون الشبكة أرخص؛ أما عند ارتفاع أسعار الكهرباء أو في المناطق النائية، فإن الحل الشمسي يتفوق من حيث التكلفة الكلية للملكية (TCO). وتقدِّم شركة HAIROLUX مقارنات مفصلة للتكلفة الكلية للملكية مع عروض الأسعار الخاصة بالمشاريع.

هل يمكنني دمج إضاءات الشارع الشمسية والمشغَّلة بالشبكة في مشروع واحد؟

نعم — نهج هايرولكس المدمج لتكنولوجيا مصابيح الشوارع يستخدم نفس تصميم القطب وارتفاع التثبيت والتوزيع البصري لكلٍّ من المصابيح الشمسية والشبكيّة، مما يضمن التناسق البصري على طول الطريق مع تحسين التكلفة عند كل موقع قطب وفقًا لتوافر الشبكة الكهربائية.

ما هي الشهادات التي يجب أن تتوفر في مصابيح الشارع الشمسية؟

شهادات المطابقة الأوروبية للسلامة (CE)، وتحديد المواد الخطرة (RoHS)، ومواصفات أداء الألواح الشمسية (IEC 61215)، وسلامة البطاريات (IEC 62133)، وحماية الدخول (IP65/IP66). وتتمتّع شركة هايرولكس بشهادات ISO 9001 وTUV وFCC وCE وRoHS التي تشمل خط إنتاجها من مصابيح الشوارع الشمسية.