لماذا تفضّل المشاريع البلدية مصابيح الشارع الشمسية عالية اللومين؟

تحقيق معايير الإضاءة البلدية باستخدام أعمدة الإنارة الشمسية عالية اللومين

مخرجات اللومين وتوزيع الضوء بما يتوافق مع معياري IES RP-8 وEN 13201

في مشاريع إضاءة المدن، يجب أن تلبي التجهيزات وأجهزة الإضاءة ليس فقط المتطلبات الأساسية المتعلقة بسلامة المساحات المُضاءة، حيث يُعد الإدراك البصري للمستخدمين العامل الأهم. وتوفر المبادئ التوجيهية IES RP-8 الخاصة بإضاءة الطرق والمعيار الأوروبي EN 13201 متطلباتٍ مختلفة لأنواع الطرق المختلفة، وتُحدِّد مستويات مختلفة لمخرجات اللومين. فعلى سبيل المثال، في حالة طرق التجميع والطرق السريعة الرئيسية، تقع المتطلبات ضمن نطاق يتراوح بين ٣٠٠٠ و٦٠٠٠ لومن. وبفضل التكنولوجيا البصرية المتقدمة التي تركِّز الضوء بشكل متساوٍ للقضاء على البقع المظلمة والوهج، يمكن لمصابيح الشوارع الشمسية عالية الإخراج الضوئي أن تلبّي معظم هذه المتطلبات. أما أحدث التصاميم في هذه الفئة فهي تعتمد تقنية الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) ذات الرقائق الثلاثية ومرايا عاكسة مخصصة لضمان الحفاظ على شدة الإضاءة ضمن النطاق المحدد بـ ١٫٠ كانديلا لكل متر مربع على الطرق السريعة، حتى في حالة الطرق ذات الستّ حارات، بينما حددت لوائح EN 13201 لعام ٢٠١٥ الحد الأدنى لهذه الشدة عند ٠٫٧ كانديلا لكل متر مربع. ومن الناحية العملية، يضمن هذا الأمر إضاءة حركة المرور بشكلٍ مثالي ومتجانس، مع التقليل في الوقت نفسه من تلوث الضوء في المناطق السكنية أثناء الليل.

يتم اختبار التحقق من موثوقية أداء الأنظمة المُركَّبة حديثًا في أكثر المناطق حرجةً على الطرق السريعة والطرق الرئيسية والممرات الحضرية.

يُبرَّر الاستثمار في نظام الإضاءة الشمسية، وقد أُثبت نجاح تطبيقه في أنظمة الإضاءة الشمسية للطرق التي تكون خطيرة وصعبة العمل عليها أثناء النهار، وتتميز بارتفاع كبير في حركة المرور (أكثر من ٢٥٬٠٠٠ مركبة يوميًّا). ويجب أن توفر أنظمة الإضاءة الشمسية للطرق نفس مستوى الإضاءة (٤٥٠٠ لومن) حتى في أقصر أيام الشتاء. وتوفِّر أنظمة الإضاءة الشمسية الجديدة نفس المستوى من الإضاءة، وقد أظهرت الاختبارات الميدانية أن هذه الأنظمة سجَّلت ٥٠٬٠٠٠ ساعة من التشغيل، بينما بلغ متوسط الانخفاض المسجَّل في شدة الإضاءة ٣٠٪. ويكتسب هذا المستوى من الإضاءة أهمية بالغة في إضاءة الطرق في مناطق مثل مداخل ومخارج الأنفاق السريعة، ومخارج الطرق السريعة المتعرِّجة، حيث قد يتعرَّض الأشخاص لإصابات جراء الحوادث بسبب غياب الإضاءة الكافية. وتمثِّل علامة «فاينكس» (PHOENIX) مثالًا بارزًا على استخدام مصابيح الشوارع الشمسية للاستمرار في تقديم خدمة الإضاءة في البيئة الحضرية، حتى في حال حدوث فيضان طفيف في تلك البيئة، وذلك لأن مصابيح الشوارع الشمسية تعتمد اعتمادًا كبيرًا على بطاريات ليثيوم موثوقة ومُوثَّقة جيدًا. ونتيجةً لذلك، بدأ مخطِّطو المدن في تغيير توقعاتهم بشأن أنظمة إضاءة الشوارع المُركَّبة في المناطق التي قد تقوم المقاطعة بإزالتها بسبب ارتفاع مستويات الفيضانات.

تعزيز السلامة العامة والوقاية من الجرائم من خلال الإضاءة عالية الشدة

تحسين الرؤية: الوقاية من الإصابات من خلال البيانات

تُحسِّن مصابيح الشوارع الشمسية عالية الشدة الرؤية الليلية بشكلٍ ملحوظ، ما يساعد المستخدمين على رؤيتها من مسافات بعيدة أمامهم. ويلاحظ السائقون العابرون بهذه المصابيح وجود المشاة قبل ١٫٥ إلى ثانيتين مقارنةً بما لو كانت المصابيح العادية مستخدمةً. وهذه المدة حاسمةٌ لتفادي وقوع التصادمات، لا سيما أثناء أوقات الذروة عند التقاطعات الحرجة للطرق. وتعمل هذه المصابيح ضمن طيف الضوء الأبيض ذي درجة حرارة اللون بين ٥٠٠٠ كلفن و٦٥٠٠ كلفن. وهذا يمنح السائقين تحسُّنًا في إدراك الألوان ومتابعة أنماط الحركة. وقد أثبت مهندسو المرور أن توزيع الإضاءة المثلى بشكلٍ متجانس يؤدي إلى خفض حوادث المشاة ليلاً بنسبة تتراوح بين ٢٠٪ و٣٠٪. وينطبق هذا بصفة خاصة ليلاً عند معابر المشاة ومناطق نزول الركاب من وسائل النقل العام، حيث تكون الثواني ذات أهمية بالغة.

أثر الإضاءة المنتظمة للشوارع فيما يتعلق بالجريمة وإدراك الجمهور للأمان

إن إضاءة الشوارع ذات القدرة العالية تجعل من الصعب على المجرمين الهروب بعد ارتكاب أفعالهم. ويمكن للناس رؤية ما يفعله الآخرون من حولهم. وقد حلَّلت دراسة أُجريت عام ٢٠١٤ العلاقة بين إضاءة الشوارع والجريمة في البيئات الحضرية، وتوصل الباحثون إلى أن خطر وقوع الجرائم ينخفض في البيئات المُضاءة جيدًا. فكانت معدلات الجريمة في المواقع المُضاءة جيدًا أقل بنسبة ٢١٪ تقريبًا مقارنةً بالبيئات المماثلة الأقل إضاءة. ويتأثر الناس بإضاءة الشوارع؛ إذ أفاد ٨٠٪ من المشاركين في الاستبيان بأنهم يشعرون بمزيد من الراحة أثناء السير في البيئات المُضاءة جيدًا. ومن الناحية النفسية، يشعر الناس بمزيد من الثقة أثناء السير في الأماكن التي يمكنهم رؤيتها بوضوح. كما أن وجود الكاميرات يعزِّز التأثير الرادع للجريمة الناتج عن إضاءة الشوارع. ويزيد هذا التأثير الرادع أيضًا من عدد الأشخاص الذين يسيرون في المنطقة. علاوةً على ذلك، تشجِّع البيئات المُضاءة جيدًا على السير وتزيد من التأثير الرادع المحتمل للجريمة بفضل إضاءة الشوارع. كما أن احتمال ارتكاب الجرائم ينخفض في البيئات المُضاءة جيدًا والمكتظة بالسكان.

العوامل التقنية الأساسية التي تُمكّن أداء مصابيح الشوارع الشمسية عالي التدفق الضوئي

ألواح الطاقة الشمسية أحادية البلورة، ووحدات التخزين الليثيوم-أيون، وLED عالي الكفاءة: تصميم نظام متكامل

يتم تطوير قدرة مصباح الشارع على إنتاج شعاعٍ قويٍّ ومقنعٍ من خلال موازنة ثلاثة مكونات رئيسية: لوحة الطاقة الشمسية أحادية البلورة (اللوحة الشمسية)، وبطارية ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO₄). وتبلغ كفاءة لوحة الطاقة الشمسية أحادية البلورة ٢٢٪، أي أنها تنتج، في أقصى حدٍّ لها، ٢٢٪ من الطاقة المتاحة في أشعة الشمس؛ وبالتالي فهي قادرة على تخزين ما يكفي من الطاقة لإضاءة مصباح شارع في منطقة حضرية مزدحمة مع الحفاظ على المساحة. ثم يتم تخزين الطاقة التي تجمعها لوحة الطاقة الشمسية أحادية البلورة في بطارية ليثيوم حديد فوسفات، والتي تتحمل بشكل متكرر عمق تفريغ بنسبة ٩٠٪ (DOD). وتتميّز هذه البطارية بعمر دورةٍ طويلٍ جدًّا، وبالتالي فإنها تحافظ على إضاءة مصباح الشارع خلال فترات طويلة من الطقس السيء.

تُحوِّل مصابيح LED عالية الكفاءة الطاقة إلى ضوءٍ موجَّهٍ حيثما يلزم ذلك أكثر ما يكون. وتُنتج رقائق LED الحديثة ما بين ١٥٠ و٢٠٠ لومن لكل واط. وتتيح هذه الكفاءة التحكم الدقيق في اتجاه الضوء مع تقليل الهدر الضوئي إلى أدنى حدٍّ ممكن. ويحتوي كل عنصر من عناصر هذه المنظومة على وحدات تحكُّم ذكية. فعلى سبيل المثال، تستخدم خوارزميات تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) لتحسين استخلاص الطاقة من الألواح الشمسية والاستجابة للتغيرات الجوية (مثل الغطاء السحابي ودرجة الحرارة). كما يمكن لأجهزة استشعار السطوع خفض شدة الإضاءة لتفادي هدر الطاقة عند غياب الأشخاص. وبذلك تُحسِّن هذه المنظومة الكاملة استهلاك الطاقة وتقلل الهدر إلى أقصى حدٍّ ممكن. وهذا يؤدي إلى تلبية متطلبات إضاءة الطرق العالية (>١٠٠٠٠ لومن) التي تحددها إدارات النقل الأمريكية، بل والتفوق عليها.

تُعَدّ متانة النظام أمرًا بالغ الأهمية لطول عمر المكونات. وتستمر الألواح الشمسية أحادية البلورة لأكثر من 25 عامًا. كما تتميّز بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) بقدرتها على التحمّل في ظروف درجات الحرارة القصوى. ويعمل مصباح LED دون انقطاع لأكثر من ٥٠٬٠٠٠ ساعة، وهي مدة تفوق بكثير ما يلزم لتحقيق العمر الافتراضي المفيد لمبة LED، بل وتتجاوز بشكلٍ كبير المعايير الصناعية المعمول بها للعمر الافتراضي المفيد فيما يتعلق بتراجع شدة الإضاءة (Lumen Depreciation). وتتضافر هذه المكونات معًا لتكوين بنية تحتية خالية من الصيانة، ومرنة (أثناء انقطاع التيار الكهربائي)، وفعّالة من حيث التكلفة، تمتد لعقود عديدة.

الفوائد التشغيلية طويلة الأمد للمجالس البلدية: الكفاءة، والمرونة، وعائد الاستثمار

ستعود مصابيح الشوارع الشمسية عالية الإخراج الضوئي (اللومن) بالنفع على ميزانية المدينة بثلاث طرق رئيسية. أولاً، التوفير الكبير في تكاليف الكهرباء؛ إذ تبلغ تكلفة مصابيح الشوارع الشمسية حوالي ٥٠–٨٠٪ أقل من تكلفة مصابيح الشوارع التقليدية المتصلة بالشبكة الكهربائية. ويمكن إعادة استثمار المليارات التي يتم تجنب إنفاقها في مشاريع مجتمعية مثل المدارس أو الحدائق. وثانياً، تتميّز مصابيح الشوارع هذه بالموثوقية؛ فعند انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة، تستمر المصابيح الشمسية في العمل عادةً لمدة لا تقل عن ثلاث ليالٍ. وعلى رأس كل هذا، تنخفض تكاليف التشغيل؛ إذ لم يعد هناك حاجة إلى حفر الخنادق أو صيانة الأسلاك. وفي الواقع، أفادت العديد من البلديات بأن عدد مكالمات الخدمة التشغيلية قد انخفض إلى النصف مقارنةً بأنواع مصابيح الشوارع الأقدم. كما أفادت معظم البلديات بأن عدد مكالمات الخدمة التشغيلية انخفض إلى النصف بعد الانتقال إلى مصابيح الشوارع الشمسية. وتؤكد التقارير الصادرة عن القطاع أن البلديات عادةً ما تحقق نقطة التعادل في تكاليف التركيب الأولية بعد مرور ٣–٥ سنوات. وعلى رأس كل هذا، يتجاوز العمر الافتراضي المتوسط لتثبيت مصابيح الشوارع الشمسية ٢٥ سنة. وأخيراً، يمكن للبلديات أن تحقّق أهدافها في خفض الانبعاثات الكربونية.

قسم الأسئلة الشائعة

ما فوائد استخدام مصابيح الشوارع الشمسية؟

يؤدي استخدام مصابيح الشوارع الشمسية إلى توفير التكاليف، وانخفاض متطلبات الصيانة، وموثوقية عالية عند انقطاع التيار الكهربائي.

كيف تُحسِّن مصابيح الشوارع الشمسية السلامة وتقلل من الجرائم؟

تحسِّن مصابيح الشوارع السلامة من خلال تحسين الرؤية وتقليل الحوادث. وتقلل مصابيح الشوارع الشمسية من الجرائم عبر القضاء على المناطق المظلمة التي يمكن أن يختبئ فيها المجرمون.

ما التقنيات التي تتيح لمصابيح الشوارع الشمسية الأداء على مستوى عالٍ؟

إن دمج ألواح الطاقة الشمسية أحادية البلورة (monocrystalline PV)، وبطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (lithium iron phosphate)، وLED عالي الكفاءة يوفِّر تحويلًا أمثل للطاقة، وتخزينًا فعّالًا، وتوزيعًا ممتازًا للإضاءة.