מהו הגובה האידיאלי להתקנת פנס רחוב סולרי?

גובה פנס רחוב סולרי ואיך הוא משפיע על ביצועי האילומינציה

חוק הריבוע ההפוך

דוגמה לחוק הריבוע ההפוך היא במקרה של עמוד תאורה שגובהו כפול מגובהו של עמוד תקני. העוצמה של האור בקרקע תקטן ב-75% בערך. לדוגמה, נורת רחוב סולארית המוצבת בגובה של 6 מטרים תפיק רק רבע מהעוצמה של האור בקרקע בהשוואה לנורה המוצבת בגובה של 3 מטרים. זהו בדרך כלל הגורם העיקרי בעת קביעת הגובה הנדרש של עמוד התאורה, בהתאם לרוחב הכביש. באופן כללי, נהוג ליישם גישה של יחס 1:1. על פי דוגמה הסטנדרטית ההודית 3500, לכביש ברוחב 7 מטרים יש צורך בעמוד תאורה בגובה זהה, כדי להשיג תאורה אחידה של יותר מ-20 לוקס. זיהום אור (גלאר) הוא בעיה חמורה כאשר גובה ההתקנה של הנורה נמוך. גם כיוון אופקי של הנורה כלפי הקהל מהווה בעיה. עמודי תאורה גבוהים יותר יעילים יותר בהפחתת הזיהום האור, ונורות מעוצבות כראוי יעבירו אחוז גדול יותר של האור למקומות בהם הוא נדרש. יידרש יותר אנרגיה לייצור כמות קטנה יותר של אור נראה, מאשר לייצור כמות גדולה יותר של אור נראה עם רמת צריכה גבוהה של חשמל.

גובה לעומת וואט: למה הגובה חשוב לפנסי רחוב סולריים

הגדלת הגובה מעניקה למנורות פיזור אור טוב יותר מאשר הגדלת הוואט. במקרה שלנו, הגדלת האורך מ-4 מטרים ל-8 מטרים הכפילה כמעט פי שלושה את השטח המואר ללא הגדלת הספק. זהו דוגמה מובהקת להבדל בין מיקום לבין וואט של הנורה. עובדה זו אושרה גם בשטח בגודג'ראט: עמודי תאורת רחוב בגובה 12 מטרים צריכו 25% פחות אנרגיה כדי לכסות כ-40% יותר שטח בהשוואה לעמודי התאורה בגובה 8 מטרים. גובה רב יותר של הפאנלים פירושו פחות חסימות יוצרות צל סביבם, מה שמאפשר לאסוף כ-18% יותר אנרגיה במהלך היום. רוב המהנדסים יודעים זאת, ולכן הם ממקדים את תשומת לבם בגובה ולא בכוח הסוללה במערכות שעלותן גבוהה ב-120 דולר ליחידה. כל זה נובע מהגובה, שבו מערכות ממזערות את פיזור האור, את איסוף הסולארית, את עומס הרוח ואת משך חייהן.

גובה אופטימלי תיאורתי עבור עמודי תאורת רחוב סולרית

גובה אורות הרחוב הסולריים נקבע על ידי המפגש בין הפתרון הטכנולוגי לבין ההקשר הסביבתי. להלן הנחיות המבוססות על מקרי השימוש.

אזורים מגורים/גנים (3–6 מטר): בשבילים ברוחב קטן מ-7 מטר, עמודים בגובה 3–6 מטר עם תאורת 30–60 וואט מספקים בהירות ממוצעת של 15–20 לוקס. זה מספק הגבלה סבירה על פיזור האור תוך הארה נוחה לאזור ההליכה.

דרכים עירוניות (8–10 מטר): לכבישים ברוחב 8–12 מטר עם דרישה של 30 לוקס, יש לשלב נורות 100 וואט עם עמודים בגובה 8–10 מטר. התקנה בצדדים מנוגדים של הכביש משפרת גם את יעילות ההארה וגם מקטינה את המרחקים הדרושים בין העמודים.

כבישים מהירים (10–14 מטר): לכבישים בעלי רוחב של 20 מטר ומעלה הדורשים נראות גבוהה, עמודים בגובה 10–14 מטר עם יחידות 100–200 וואט מתאימים, והמרחק ביניהם יכול להיות 40–50 מטר כדי לצמצם את הבהירות המבלבלת (גלאר) ואת פיזור האור.

מחקר של לוקסמן (2023) הוכיח שבמקרה של סטיות גובה של פחות מ־±1.5 מטר, פליטת האור הייתה נמוכה ב־40% והאנרגיה הושחתה ב־35%, מה שממחיש את החשיבות של בחירת גובה מדויקת כדי למקסם את הביצועים הפוטומטריים ולמזער את עלות מחזור החיים.

בחירת גובה אורות רחוב סולריים
שקילת רוחב הכבישים, גובה אורות הרחוב ומרווח בין האורות

כדי לעמוד ברמות האור הנדרשות על פני כבישים, יש איזון מושלם של שלושה אלמנטים - רוחב הכביש, גובה העמודות והמרווחים בין העמודות. לדוגמה, נתיב צר של כ-3 עד 4 מטרים, יצטרך עמודים של בערך אותו גובה (כ-3 עד 4 מטרים) במרחק של כ-10 עד 15 מטרים אחד מהשני כדי להימנע מהמקום האפל המפחיד בין האורות. כשמדובר בכבישים רחבים יותר, נגיד 8 עד 12 מטרים רוחב, הגובה והמרחק של העמודות משתנים באופן משמעותי. העמודים צריכים להיות בגובה של 8 עד 10 מטרים, ומרוחבים בין 25 ל-30 מטרים. תצורה זו עומדת בדרך כלל בהנחיות IES RP-8. המתמטיקה מבטיחה שאנחנו עומדים בדרישות החובה של בהירות, תוך הגבלת מבזק וחריצות אור לאחוזות סמוכות.

יש סחר בין יעילות של פאנלים סולאריים, עומס רוח, וגובה הפאנל.

העומסים מהרוח גדלים עם הגובה, מה שדורש לבנות את העמודים מחומרים איכותיים (למשל, פלדה מגלוונת) כדי לעמוד במהירויות רוח של כ-150 קמ"ש. הנקודה החיובית היא שגבהים גדולים יותר של עמודים נותנים ללוחות הסולריים גישה משופרת לאור השמש ללא חסימות עקב צללים מבניינים או עצים סמוכים. עבור מעצבים ומהנדסים, תמיד קיימת פשרה שצריך לקחת בחשבון. על פי דיווחים מתחום שנתקבלו ב-2023, הגידול בגובה גורם לעלייה של כ-18% בעלויות החומרים, ובעלות ייצור האנרגיה עולה בכ-9% ליום. אם כי בקרات PWM מטפלות בבעיות של צללים חלקיות, הן עדיין אינן מסוגלות לפצות באופן מלא על הגובה הגבוה מדי. ככל שהכבלים ארוכים יותר, כך אובדי ההספק גדלים. ההתקנה הופכת מורכבת יותר והזווית עלולה להיות שטוחה מדי כדי להשיג חשיפה טובה לשמש.

מהתיעוד התקני לאימות הנתונים בשטח: תקן IS 3500

התאמה לדרישות האור (לוקס) לפי IES RP-8 ו-IS 3500 לכל סוגי הדרכים

כאשר מדובר בהתאמה ל-IES RP-8 ולתקן ההודי IS 3500, גובה מנורת הרחוב הסולארית הוא אחד הגורמים המשפיעים ביותר על הצלחת ההישג של התקנים. דוגמאות לכך כוללות:

- שדרות מגורים (רוחב: 5 מטר): עמודים בגובה 6 מטר מספקים 10–15 לוקס

- כבישים אוגרים (רוחב: 7–10 מטר): עמודים בגובה 8 מטר יכולים לקיים את המינימום הנדרש של 20 לוקס לפי תקן IS 3500

- כבישים מהירים (רוחב: 12 מטר ומעלה): עמודים בגובה 10 מטר ומעלה מבטיחים אחידות של ≥30 לוקס, כפי שנדרש לנסיעת בטיחות במהירויות גבוהות

גובה נמוך מדי עלול ליצור אזורי חשכה שאינם עומדים בתקנים, בעוד שגובה רב מדי עלול להוביל לחוסר אחידות ובזבוז אנרגיה. ביקורת אחרונה (2023) שבוצעה בגודג'ראט זיהתה אי-התאמה בשיעור של 22% בכבישים הכפריים בשל אי-הישג המינימום של 10 לוקס לפי תקן IS 3500, אשר לא הושג בעמודים בגובה מעל 6 מטר. עובדה זו מדגישה את החשיבות העצומה של תכנון תקין של רהיטי דרך ורחוב.

עדויות מתחום: עמודים בגובה 8 מטר לעומת עמודים בגובה 12 מטר על כביש כפרי ברוחב 7 מטר בגודג'ראט, הודו

נערך ניסוי בן 12 חודשים כדי להעריך את השפעת גובה העמודים על כביש ברוחב 7 מטר.

אפילו אם עמוד הגובה של 8 מטר יצר נקודות בהירות חיוביות כאן ושם, עמוד הגובה של 12 מטר, כאשר בוחנים את עוצמת האור הממוצעת (לוקס) ואת ההתפשטות האחידה של האור על הכביש, היה בהחלט הטוב ביותר, עם ציון של 0.68 לעומת 0.41 של העמוד הקצר יותר. הנהג ירגיש בוודאי פחות עומס לאורך הדרך, ופחות אור יתפזר לשדות הסמוכים, מה שמתאים טוב יותר לסטנדרטים ההודיים לשמיים האפלים. בהתחשב בכל זה, למדנו כי בהקשר של תאורת רחוב סולארית, כיסוי טוב הוא בעל חשיבות קריטית, ומעדיף על עוצמת אור גבוהה. האחידות היא מדד האיכות הטוב ביותר, בהשוואה לעוצמת אור גבוהה בלבד.

שאלות נפוצות

מהו חוק הריבוע ההופכי של המרחק בנוגע לתאורת רחוב סולארית?

חוק הריבוע ההופכי של המרחק קובע שאם גובה עמוד התאורה מוכפל, עוצמת האור על הקרקע תקטן לרבע מערכו המקורי, ומכאן נובעת ההנחיה להצבת עמודי התאורה בהתאם למרחק ביניהם.

מה הופך את גובה העמוד לחשוב יותר מוווטיות במקרה של נורות רחוב סולריות?
במקרה של נורות רחוב סולריות, הגובה חשוב יותר מוווטיות מכיוון שמשפיע על טווח הפצת האור יותר מאשר רק העלאת הווטיות. קיימים דוגמאות מגודג'ראט, הודו, שבהן התאמת גובה העמודים הביאה להרחבת פיזור האור ואף לצמצום הצריכה החשמלית.

אילו הם הסביבות ופרמטרי גובה העמודים?
עמודים בגובה 3–6 מטרים מתאימים ביותר לשימוש בסביבות מגורים ובחניונים, בעוד שעמודים בדרכים עירוניות צריכים להיות בגובה 8–10 מטרים, ועל כבישים מהירים מומלץ להשתמש בעמודים בגובה 10–14 מטרים כדי להשיג תאורה מספקת גם יחד עם יעילות אנרגטית.

מהם החסרונות של העלאת גובה העמוד?
החיסרונות של העלאת גובה העמוד כוללים עלות חומרים גבוהה יותר, חשיפה רבה יותר לרוח, וכן בעיות אפשריות ביעילות אנרגטית ובפיזור האור אם לא מתוכננים כראוי.