איך להתקין תאורת רחוב סולארית עם יעילות ובטיחות גבוהות?

הערכת ביצועי תאורת רחוב סולארית והערכה באתר

ביצוע הערכות באתר של חסימה, טופוגרפיה ותאורה

התקנה מוצלחת של אורות רחוב סולריים מתחילה הערכה באתר. הצעד הראשון הוא לבדוק את החשיפה לחשכה ולערוך הערכה של החשכה השנתית על הלוחות הסולריים על ידי בניינים והעצים שבסביבה. (מכשולים יכולים לפגוע ביעילות הלוחות הסולריים בקרוב ל-50%, לפי NREL 2023). יש להעריך את הנוף כדי לזהות שינויים ולעדכן את סדר העדיפויות לאיזור בו יותקנו האורות. אם נדרשת תאורה נוספת כדי לקיים את דרישות הראות, יש לבדוק את התאורה באמצעות מד עוצמת תאורה (לוקס-מטר).

שמירה על מטרות התאורה בהתאם ל-IESNA: הקריטריונים של אחידות, זוהר ותאורה אנכית

נדרשת התקנת אורות רחוב סולריים כדי לעמוד בתקנים של אגודה להנדסת תאורה באמריקה הצפונית (IESNA) RP-8 לתאורת כבישים. תקנים אלו ממליצים שעל מנת לאמוד את עוצמת התאורה הממוצעת על הכבישים, שהיא 10–20 לוקס, יתאים היחס בין התחום הנמוך והגבוה של נקודות בהירות להיות כ־4:1. השימוש באופטיקה חותכת מפחית את העיוורון ומקבע את התחום העליון של תקני העיוורון של IESNA בערך 0.3 לעוצמת תאורה אנכית. קיימים דרישות לעוצמת תאורה אנכית של 3 לוקס שחייבות להימשך באיזורים המיועדים להליכה, שניתן להשיגן באמצעות הערכת פוטומטרית.

שילוב גורמים סביבתיים ואקלימיים כדי לשפר את טווח החיים של אורות רחוב סולריים

כדי לעמוד בדרישות תקנות האיזור לאזורים חוף-ימיים, עמודי אלומיניום מדרגה ימית מלוחה וקרבות עם דרגת אטימות IP68 יתאימו לדרישות. באזורים מדבריים גבוהים, יש צורך לשנות את המערכת כדי לשלוט באבק ולספק אוורור יבש. השימוש במערכת חימום ובסוללות ליתיום-ברזל-פוספט יעזור להתמודד עם טמפרטורות נמוכות (30- מעלות צלזיוס) באזור המדבר הגבוה. בהתקנות טרופיות חמות, קיימות דרישות בידוד שמסייעות לנהגי ה-LED. לאחר 5 שנים של התאמות אלו, אובדן פליטת הלומן יהיה מעל 90%.

עיצוב אסטרטגי ומיקום פאנלים סולריים לצורך אופטימיזציה של השטח המואר על ידי תאורת רחוב סולרית

מיקומים מאופטמים לעמודים, לגובהם ולכיוון ההקרנה שלהם, תוך שימוש במחלקת הכביש ובזווית ההקרנה

הביצועים פרופורציונליים לעיצוב ולטכנולוגיה. כעמודי תאורה המסווגים לכבישים, תוכנת העיצוב הפוטומטרית קובעת את 'המרחק הסטנדרטי' להצבת העמודים, תוך שיקול של ריווח בין עמודים בגובה 2.5–4 פעמים מגובה העמודים עבור כבישים ראשיים, ובגבה 3–5 פעמים מגובה העמודים עבור כבישים מגורים. לדוגמה, כדי להשיג את האחידות המומלצת על ידי IESNA, עמודי תאורה בגובה 10 מטרים לאורך הכביש המהיר יוצבו במרווח של 25–40 מטרים. חשוב גם לקבוע את הכיוון כך שיאפשר את השיפוע הדרומי המרבי של העמודים בזווית של 15°–30°, מה שמשפר את היעילות הכוללת לאיסוף האנרגיה ב-18% באקלים הלח.

שימוש בעיצוב אינטגרטיבי באופטיקה של LED: זווית קרן ופיזור האור לתאורה

השילוב של עיצוב העמוד עם האופטיקה מושג הפצת אור אופטימלית ואיזון תאורה. עבור הפצת ה-"עיפרון" (Batwing) של 60° × 120° למדרכות דקיקות, הסיבוב המומלץ בין עמודי התאורה הוא 25% כדי לשמור על אחידות של 15 לוקס. בגבהים גבוהים יותר, המרחק המקסימלי המומלץ בין עמודי התאורה עבור רחוב באותו רוחב הוא 8–12 מטרים. השימוש בעדשות מיקרו-פריזמטיות מתקדמות נועד להשיג דירוגי חסימה (Cutoff) (מהטווח G6 ועד הטווח B0 בתקן EN 13201), מה שמביא להפחתת חדירת האור למקומות לא רצויים ב-40% במערכות מחזירים. משתני העיצוב העיקריים כוללים את זווית הבלימה, המשמשת לבקרת האור, ובקרת האור הנשפך (spill light) באמצעות הפצת אור אסימטרית על העמודים.

הגישה המשולבת מביאה בחשבון את כיוון העיצוב כדי להבטיח את השימוש בכל וואט של העיצוב, תוך מתן חופש מאור גלוי (glare) לצורך בטיחות, והפחתת סך העיצוב הכולל.

המלצות לעיצוב מערכת תאורת רחוב סולארית

תאורה סולארית לרחובות: מערכת אחת מול מערכת מפוצלת – תכנון המערכת, קירור רכיבים וקלות החלפת הרכיבים

הערכה של אינטגרציה של יחידות "כולל-בכל-אחד" לעומת יחידות של מערכות מפוצלות תלויה בשילוב של קריטריונים כלכליים, פונקציונליים ועיצוביים. יחידות מובנות מסוג 'כולל-בכל-אחד' מאחדות פאנלים שמשיים (PV), סוללות ואל-אף-די (LED) כרכיבים נפרדים של המערכת. עיצוב המוצר מבטל את החיווט, ומצריך פחות זמן להרכבה באתר ולבנייה של המערכת ב-40%. עם זאת, בשל חוסר התכנון ליצירת קירור פסיבי ו/או אקטיבי באמצעות הולכה, פיזור החום משפיע לרעה על העלייה בטמפרטורה, מה שמגביר את דעיכת הסוללות הליתיום-יון. מערכות מפוצלות של פאנלים שמשיים (PV), סוללות ואל-אף-די (LED) מאפשרות התקנת הפאנלים השמשיים בזווית אופטימלית לחשיפה לשמש. בקרים לסוללות ואל-אף-די (LED), המאפשרים אוורור וקירור מתאימים, מותקנים מתחת לפני הקרקע. מערכות מפוצלות מאפשרות החלפת רכיבים גם כאשר הטמפרטורות מתחת לפני הקרקע עולות על 45 מעלות צלזיוס; במקרה זה, זמני התיקון וההגדרות שלו – ללא תלות בסביבה המוגבלת – יחולקו: החלפת הסוללה באופן מבודד תמשך בערך 15 דקות, או הסרה של вся יחידת 'כולל-בכל-אחד' בשלמותה. יש להשתמש במערכות 'כולל-בכל-אחד' לפיתוח עירוני מהיר, ובמערכות מפוצלות באקלימים קיצוניים, שבהם נדרשים דרישות אימות מבודדות לתיקון.

התקנת תאורת רחוב סולארית?

הגנה מפני חדירה, הגנה על הסוללה, ותאימות לועדה הבינלאומית לאלקטרוטכניקה (IEC) ולמעבדות אונדר라이יטרס (UL)

השאיפה והשילוב של דרישות הגנה תרמית וסוללה הם תוצאות ישירות לפגם בסוללות ליתיום-ברזל-פוספט (LiFePO4). מערכות המכלאות צריכות להיות מעוצבות בדרגת אטימות IP67, אשר מגינה מפני מים ואבק. שיטות העבודה הטובות ביותר לבטיחות חשמלית לפי הסטנדרטים של IEC ו-UL הן כפלי בידוד של הכבל הזרם הישיר (DC) ושימוש בתיבות חיבור קוטביות ונגדות מים עם חיבור אדמה מבודד. היעדר מקורות קצר, אשר מהווים את הסיבה העיקרית ל-23% מכלל תקלות במערכות באודיטי בטיחות אנרגיה מתחדשת, נ Addresses באמצעות מכשירי הגנה מפני זרם עילוי (OCPD) שמתנתקים ומפסיקים את התקלה בתוך פחות מ-0.1 שניות. מערכת האדמה היא היבט חיוני בעיצוב מערכות חשמל, מאחר שהיא הדרך היעילה ביותר להנחות את אנרגיית ההלם של ברק אל הקרקע ולהתפזר אותה.

הנדסת יסודות להתנגדות לעליית רוח: עומק הבטון, החיזוק והגדרת נושא הקרקע

עיצוב היסודות קובע חלק מהעמידות לכוחות הרוח. לדוגמה, עיצוב היסודות של עמוד בגובה 8 מטרים בפני רוח במהירות של 33 מטר לשנייה יוצר את התוצאות הבאות:

גורם דרישה בסיס החישוב

עומק הבטון: 1.2–1.8 מטרים — 1/6 מגובה העמוד ועוד עומק הקיפאון

חיזוק: רשת מסמרים בקוטר 16 מ"מ במרווחים של 200 מ"מ, תקן ASTM A615, חוזק מתיחה

קיבולת נושאת הקרקע: ≥ 150 קילו-ניוטון למטר רבוע, בדיקת חדירה לפי תקן ASTM D1586

כדי למנוע עלייה של היסודות על ידי רוח, חישובי המסה של היסודות נעשים בהתאם לקוד הבנייה ASCE 7-22, אשר קובע כי סוג הקרקע קובע את גודל הבסיס. לדוגמה, באדמה חולית יש להשתמש בבסיס שרוחבו גדול ב-30% מבסיס באדמה חימרית. זמן הקיבוע (7–28 ימים) מאפשר לבטון להשיג חוזק לחיצה של 25 מפ"א, ובכך למנוע נטיה או קריסה במהלך סופת קטגוריה 3.

שאלות נפוצות

מה הופך את עבודת השטח כה חשובה להתקנת תאורת רחוב סולארית?

עבודת שטח אנקדוטית מגדירה בעיקר את הזוויות הנכונות ללוחות הסולריים ולנורות, מכינה את התנאים השונים להצללה, מודדת ומעריכה את רמות האור הסביבתיות המיטביות והבטוחות.

אילו השפעות יש לדגמום פוטומטרי על מיקום העמודים?

הדגמום הפוטומטרי תומך בפירוט הכביש לצורך קביעת המרחק בין עמודי התאורה.

מהו התוצר של התאמות שונות המבוססות על האקלים לעיצוב תאורת רחוב סולרית?

רוב ההתאמות, כגון אלו של מנגנון ה-IP67 והתגוננות מפני אבק עם אוורור משתנה, יחד עם ניהול חום מסוים, מאפשרות לתאורה לפעול באופן אחיד בתנאי סביבה מגוונים.

אילו השפעות נוספות יש למערכות תאורת רחוב מסוג Split?

מערכות מסוג Split מועילות מאוד בניהול החום ובתחזוקה הכללית, ומאפשרות לייצר בקלות עיצובים שנועדו לשרוד לאורך זמן בסביבות קיצוניות ואחרות בלתי צפויות.

אילו הן שיקולי הבטיחות החשובים ביותר בעת התקנת אורות רחוב סולריים?

האמצעים החשובים ביותר כוללים יצירת חיבורים חשמליים אשר עומדים בתקנים של UL או IEC, שימוש במארזים מגנים עם דרגת הגנה IP67+ והקמת יסודות יציבים אשר עמידים בפני רוח ותנאי מזג אוויר אחרים.