مقدمة عن المكونات الأساسية الداخلية لترصيع الطرق الشمسية
التاريخ:2023-05-16
Read:
يشارك:
تعتبر الألواح الشمسية الكهروضوئية أحد المكونات الأساسية فيمسمار الطريق الشمسيةالنظام الذي يستخدم لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. فيما يلي بعض الميزات ومبادئ عمل الألواح الشمسية:
1. الميزات: * كفاءة تحويل كهروضوئية عالية: الألواح الشمسية مصنوعة من مواد شبه موصلة (عادة السيليكون) يمكنها تحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء. في الوقت الحاضر، يمكن أن تصل كفاءة الألواح الشمسية في السوق إلى أكثر من 20%، ويمكن أن تصل بعض الألواح عالية الكفاءة إلى 30%. * الطاقة المتجددة: تعمل الألواح الشمسية على توليد الكهرباء عن طريق امتصاص أشعة الشمس، وهي مصدر طاقة متجدد لا يستهلك الوقود الأحفوري أو الموارد المحدودة الأخرى. * العمر الطويل والموثوقية: تتمتع الألواح الشمسية عادةً بعمر طويل يصل عمومًا إلى 25 عامًا أو أكثر. لقد تم اختبارها بدقة واعتمادها لتكون مقاومة للطقس والتآكل وقادرة على العمل بشكل جيد في مجموعة واسعة من الظروف المناخية. * صديقة للبيئة: إن تصنيع واستخدام الألواح الشمسية لا ينتج عنه غازات ضارة مثل ثاني أكسيد الكربون وليس لها أي تأثير سلبي تقريباً على البيئة. 2. مبدأ العمل: * التأثير الكهروضوئي: يتكون الجزء الداخلي من اللوحة الشمسية من مكونات كهروضوئية متعددة (خلايا شمسية). عندما يشع ضوء الشمس وحدة الخلايا الكهروضوئية، تمتص المادة شبه الموصلة الطاقة الضوئية، مما يثير الإلكترونات الموجودة فيها ويولد تيارًا كهربائيًا. * التركيب الهيكلي: تتكون اللوحة الشمسية النموذجية من خلايا شمسية متعددة متصلة على التوالي، وعادةً ما تكون كل خلية مصنوعة من رقائق السيليكون. توجد أسلاك على شرائح البطارية، والتي تربط كل شريحة بطارية معًا لتشكل دائرة الإخراج للوحة البطارية. * خرج طاقة التيار المستمر: تنقل اللوحة الشمسية طاقة التيار المستمر الناتجة عن خط الإخراج إلى البطارية الموجودة في نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية للتخزين. يمكن للبطاريات تشغيل أضواء الشوارع ليلاً أو في ظروف الإضاءة المنخفضة.
مكونات تخزين الطاقة: تعد بطاريات النيكل-ميتال هيدريد (NiMH) وبطاريات الليثيوم (ليثيوم أيون، ليثيوم أيون) من أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن الشائعة، وتستخدم على نطاق واسع في العديد من الأجهزة الإلكترونية المحمولة. فيما يلي بعض الخصائص والمقارنات بين بطاريات NiMH وبطاريات الليثيوم: 1. بطارية هيدريد معدن النيكل (NiMH): * السعة: تتمتع بطاريات NiMH بسعة كبيرة نسبيًا، وعادةً ما تكون أعلى قليلاً من بطاريات الليثيوم من نفس الحجم. وهذا يجعل بطاريات Ni-MH ميزة في الأجهزة التي تحتاج إلى الاستخدام لفترة طويلة، مثل الهواتف اللاسلكية والكاميرات وأجهزة الصوت المحمولة. * أداء الشحن: تتمتع بطاريات Ni-MH بأداء شحن جيد ويمكن شحنها وتفريغها بشكل متكرر. ولا تواجه "تأثير الذاكرة" عند الشحن، لذا يمكن إعادة شحنها عند الحاجة، بدلاً من انتظار نفاد البطارية بالكامل. * صديقة للبيئة: بالمقارنة مع بعض أنواع البطاريات الأخرى التي تحتوي على مكونات كيميائية أكثر ضررًا، تعد بطاريات Ni-MH أكثر صديقة للبيئة نسبيًا لأنها لا تحتوي على معدن ثقيل من الزئبق. * معدل التفريغ الذاتي: تتمتع بطاريات NiMH بمعدل تفريغ ذاتي مرتفع نسبيًا، مما يعني أنها تفقد شحنتها المخزنة تدريجيًا حتى في حالة عدم استخدامها. 2. بطارية الليثيوم (ليثيوم أيون): * كثافة الطاقة: تتميز بطاريات الليثيوم بكثافة طاقة عالية، أي أن البطاريات لكل وحدة حجم أو وحدة وزن يمكنها تخزين المزيد من الطاقة الكهربائية. وهذا يجعل بطاريات الليثيوم ميزة في التطبيقات التي يكون فيها الحجم والوزن أمرًا بالغ الأهمية للأجهزة، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. * أداء الشحن: تتمتع بطاريات الليثيوم بأداء شحن جيد، ويمكن شحنها وتفريغها بشكل متكرر، ولها كفاءة شحن عالية. لا تتأثر بطاريات الليثيوم بـ "تأثير الذاكرة" عند الشحن، لذا يمكن شحنها في أي وقت. * العمر الافتراضي: تتمتع بطاريات الليثيوم بعمر افتراضي أطول من بطاريات NiMH. تتمتع بدورة حياة أعلى وتكون قادرة على تحمل المزيد من دورات الشحن والتفريغ، لذلك فهي تدوم لفترة أطول عند الاستخدام على المدى الطويل. * معدل التفريغ الذاتي: تتمتع بطاريات الليثيوم بمعدل تفريغ ذاتي منخفض نسبيًا، مما يسمح لها بالاحتفاظ بالشحنة المخزنة بشكل أفضل من بطاريات NiMH عند عدم استخدامها.
حبة مصباح LED هي مصدر إضاءة يعتمد على تقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (Light-Emitting Diode، LED). وهو جهاز إلكتروني ذو حالة صلبة يحول الطاقة الكهربائية مباشرة إلى طاقة ضوئية. وفيما يلي خصائص ومزايا حبات مصباح LED: 1. الكفاءة العالية وتوفير الطاقة: تتميز حبات مصباح LED بخصائص كفاءة الطاقة العالية واستهلاك الطاقة المنخفض. بالمقارنة مع المصابيح المتوهجة والفلورسنت التقليدية، تتمتع حبات مصابيح LED بكفاءة أعلى في تحويل الطاقة ويمكنها إنتاج المزيد من الضوء بطاقة أقل، لذلك يمكنها توفير الطاقة وتقليل فواتير الكهرباء. 2. عمر طويل: عمر حبات مصباح LED عادة ما يكون أطول، يصل إلى عشرات الآلاف من الساعات، أطول بكثير من مصابيح الإضاءة التقليدية. وهذا يعني أن حبات مصباح LED أكثر متانة، مما يقلل من تكرار استبدال المصباح وتكاليف الصيانة. 3. البدء الفوري والتعتيم: تضيء حبات مصباح LED على الفور تقريبًا عند بدء التشغيل، ولا يلزم وقت للإحماء. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لخرزات مصابيح LED ضبط السطوع من خلال التحكم في الإضاءة، مما يوفر خيارات إضاءة أكثر مرونة. 4. مصدر الضوء البارد: بالمقارنة مع المصابيح المتوهجة التقليدية ومصابيح الفلورسنت، فإن الضوء الناتج عن خرزات المصباح LED بالكاد يحتوي على الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، لذلك يولد حرارة أقل. وهذا يجعل خرزات مصباح LED لا تولد الكثير من الحرارة عند لمسها، وهو أكثر أمانًا وموثوقية. 5. صغيرة ومرنة: حبات مصباح LED صغيرة الحجم ويمكن استخدامها بمرونة في أجهزة الإضاءة المختلفة. ويمكن دمجها في وحدات الإنارة ذات الأشكال والأحجام المختلفة لتلبية احتياجات الإضاءة المختلفة. 6. الألوان الغنية: يمكن لخرز المصباح LED أن ينبعث ألوانًا مختلفة من الضوء عن طريق ضبط المادة والهيكل. فهي قادرة على الإضاءة بالألوان الكاملة، مما يوفر المزيد من الخيارات لتصميم الإضاءة والديكور. 7. حماية البيئة: لا تحتوي حبات مصباح LED على مواد ضارة مثل الزئبق، ولا تحتوي على الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. بالمقارنة مع مصابيح الفلورسنت التقليدية، فهي أكثر صديقة للبيئة وتقلل من التلوث البيئي.
المقاوم الضوئي (Photoresistor)، المعروف أيضًا باسم المقاوم الضوئي أو جهاز المقاوم الضوئي، هو مكون إلكتروني يغير قيمة المقاومة وفقًا للتغيرات في شدة الضوء. وهو جهاز من أشباه الموصلات تتغير قيمة مقاومته مع شدة الضوء. تستخدمه مسامير الطريق الشمسية لتحقيق وظيفة الإضاءة في الليل والشحن تلقائيًا بواسطة ضوء الشمس أثناء النهار. فيما يلي بعض الميزات ومبادئ عمل المقاومات الضوئية: 1. الميزات: * الخصائص الحساسة للضوء: المقاومات الضوئية حساسة للغاية للضوء، ويمكن أن تنتج تغييرات في قيمة المقاومة تحت شدة الضوء المختلفة. * المقاومة المتغيرة : تتغير قيمة المقاومة الضوئية مع تغير شدة الضوء . بشكل عام، عندما تزيد شدة الضوء، تنخفض قيمة المقاومة؛ وعندما تقل شدة الضوء تزيد قيمة المقاومة. * نطاق عمل واسع: يمكن أن تعمل المقاومات الضوئية في نطاقات مختلفة لشدة الضوء، ويمكن أن تنتج تغييرات مقاومة مقابلة من الضوء الخافت إلى الضوء القوي. 2. مبدأ العمل: * تُصنع المقاومات الضوئية عادةً من مواد شبه موصلة، مثل كبريتيد الكادميوم (Cadmium Sulfide, CdS) أو كبريتيد الإنديوم (Indium Sulfide, InS). * تعتمد قيمة المقاومة الضوئية على تأثير شدة الضوء على المادة. تحت الضوء، تعمل الطاقة الضوئية على إثارة الحاملات الموجودة في المادة، مما يزيد من حركتها، مما يؤدي إلى انخفاض قيمة المقاومة. وفي حالة الضوء الضعيف أو عدم وجود ضوء، تضعف حركة الموجات الحاملة، مما يؤدي إلى زيادة قيمة المقاومة. * عادةً ما يتم توصيل المقاومات الضوئية على التوالي أو على التوازي مع المكونات الأخرى في الدائرة (مثل مصادر الطاقة، والمقاومات، والمكثفات) لقياس شدة الضوء أو التحكم فيها.
لتلخيص،إضاءة مسمار الطريق بالطاقة الشمسيةيستخدم الألواح الشمسية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، ويدير عملية شحن البطارية من خلال وحدة التحكم في الشحن، ثم يحقق تأثير الإضاءة من خلال خرزات مصباح LED. يقوم المستشعر بتشغيل مفتاح نظام الدائرة عندما يتغير الضوء المحيط، وبالتالي التحكم في تشغيل وإيقاف حبة مصباح LED.
