تعتمد على البطاريات للحفاظ على أضواء الفناء الشمسية تشرق بعد غروب الشمس. خلال النهار، تمتص الألواح الشمسية ضوء الشمس وتنقل الطاقة إلى البطارية. تخزن البطارية المشحونة هذه الطاقة، ثم تطلقها ليلًا لإضاءة مصابيح LED. تُشغّل البطاريات أنظمة الطاقة الشمسية بكفاءة، ولكن الطقس الغائم قد يؤثر على الأداء.
الوجبات السريعة الرئيسية
تستخدم مصابيح الساحات الشمسية بطاريات لتخزين طاقة ضوء الشمس خلال النهار. تُشغّل هذه الطاقة المصابيح ليلاً، مما يضمن سطوعها.
جودة عالية بطاريات الليثيوم، مثل LiFePO4مثالية للإضاءة الشمسية. تدوم لفترة أطول وتُشحن أسرع من الأنواع الأخرى، مما يوفر أداءً موثوقًا.
تساعد الصيانة المنتظمة، مثل تنظيف الألواح الشمسية والتحقق من صحة البطارية، على إطالة عمر أضواء الفناء الشمسية والحفاظ عليها تعمل بكفاءة.
الجزء الأول: مكونات مصابيح الفناء الشمسية
تعتمد مصابيح الساحات الشمسية على عدة مكونات رئيسية تعمل معًا لتوفير إضاءة موثوقة. يساعدك فهم كل جزء على فهم كيفية أضواء الحديقة الشمسية العمل بكفاءة من النهار إلى الليل.
1.1 لوحة شمسية
اللوحة الشمسية هي جوهر مصابيح الحدائق الشمسية. تُركّب أعلى التركيبات، حيث تجمع ضوء الشمس وتحوله إلى كهرباء. تستخدم معظم مصابيح الحدائق الشمسية ألواحًا شمسية أحادية البلورية، أو متعددة البلورية، أو رقيقة الأغشية. توفر الألواح أحادية البلورية أعلى كفاءة، حيث تصل إلى 22%. بينما توفر الألواح متعددة البلورية كفاءة تتراوح بين 15% و18%، بينما تصل كفاءة الألواح الرقيقة إلى حوالي 10% و12%. وظيفة اللوحة الشمسية هي توليد طاقة كافية خلال النهار لشحن البطارية.
نوع الألواح الشمسية | نطاق الكفاءة (%) |
|---|---|
أحادية | 18-22 |
الكريستالات | 15-18 |
غشاء رقيق (غير متبلور) | 10-12 |
1.2 بطارية
(أراضي البوديساتفا) حزمة بطارية يخزن الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية. عند استخدامك لإضاءة الحدائق الشمسية، تُشحن البطارية خلال النهار وتُشغل مصابيح LED ليلاً. بطاريات الليثيوم، مثل LiFePO4 (فوسفات حديد الليثيوم)، NMC (أكسيد النيكل والمنجنيز والكوبالت)، LCO (أكسيد كوبالت الليثيوم)، LMO (أكسيد منجنيز الليثيوم)، LTO (تيتانات الليثيوم)، الحالة الصلبةبطاريات الليثيوم المعدنية، وبطاريات الليثيوم، تهيمن على مصابيح الساحات الشمسية الحديثة نظرًا لكثافة طاقتها العالية، وعمرها الافتراضي الطويل، وأدائها المستقر. تُستخدم هذه المركبات الكيميائية أيضًا في الأجهزة الطبية, الروبوتات, انظمة حماية, بنية التحتية, الالكترونيات الاستهلاكيةو معدات صناعية. أنظمة إدارة البطارية (BMS) ضرورية للسلامة والكفاءة.
بطارية الكيمياء | تطبيقات نموذجية | كثافة الطاقة (Wh / kg) | دورة الحياة (دورات) | الميزات الرئيسية |
|---|---|---|---|---|
LiFePO4 | الطبية والصناعية والأمنية | 90-120 | أكثر من عشرين | سلامة عالية، وحياة طويلة |
المركز الوطني للاعلام | الروبوتات والإلكترونيات الاستهلاكية | 150-220 | 1000-2000 | قدرة عالية، متوازنة |
LCO | الأجهزة الإلكترونية | 150-200 | 500-1000 | طاقة عالية وحياة معتدلة |
LMO | أدوات كهربائية، صناعية | 100-150 | 300-700 | تيار مرتفع وحياة معتدلة |
عفرتو | البنية التحتية، الطبية | 70-80 | أكثر من عشرين | دورة حياة متطرفة وآمنة |
الحالة الصلبة | الناشئة، جميع القطاعات | أكثر من عشرين | أكثر من عشرين | سلامة عالية وتكنولوجيا مستقبلية |
معدن الليثيوم | البحث والتطوير، الإلكترونيات الراقية | أكثر من عشرين | أكثر من عشرين | طاقة عالية جدًا، تطوير |
1.3 الصمام والدائرة
تُوفّر مصابيح LED (الثنائيات الباعثة للضوء) الإضاءة اللازمة لإضاءة الحدائق الشمسية. تستهلك مصابيح LED طاقة قليلة جدًا، لكنها تُنتج إضاءة ساطعة، مما يجعلها مثالية لتطبيقات الطاقة الشمسية. يستهلك نظام LED النموذجي في إضاءة الحدائق الشمسية بضعة واط فقط، مما يسمح للبطارية بالعمل طوال الليل. تُدير دائرة التحكم، التي تتضمن مقاومًا ضوئيًا، وقت تشغيل وإيقاف مصابيح LED. تستشعر الدائرة الضوء المحيط وتُفعّل مصابيح LED عند الغسق. كما تحمي الدائرة البطارية من خلال تنظيم شحنها وتفريغها، مما يمنع الشحن الزائد أو التفريغ العميق. هذا يضمن كفاءة وموثوقية مصابيح حديقتك الشمسية.
ملحوظة: الجمع بين لوحة شمسية عالية الكفاءة، مجموعة بطاريات الليثيوم المتقدمةوتسمح دائرة التحكم الذكية لمصابيح الحديقة الشمسية بتقديم أداء ثابت مع الحد الأدنى من الصيانة.
الجزء الثاني: البطاريات تُغذي الطاقة الشمسية ليلاً
2.1 الشحن أثناء النهار
ترى كيف تعمل مصابيح الحدائق الشمسية بفضل طريقة تجميع الألواح الشمسية للطاقة خلال النهار. تستخدم الألواح الشمسية التأثير الكهروضوئي لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. عندما تصطدم فوتونات ضوء الشمس بالمادة شبه الموصلة في اللوحة، تنشط الإلكترونات وتتحرك، مما يُولّد تيارًا كهربائيًا. يتدفق هذا التيار عبر الأسلاك ويشحن البطارية القابلة لإعادة الشحن داخل مصابيح الحدائق الشمسية.
تقوم الألواح الشمسية بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء تيار مستمر (DC).
يتم شحن البطارية القابلة لإعادة الشحن عن طريق الكهرباء المولدة خلال ساعات الذروة من ضوء الشمس.
تقوم البطارية بتخزين الطاقة الشمسية الإضافية لاستخدامها في الليل أو أثناء الفترات الغائمة.
يمكن للوحة شمسية قياسية بقدرة 400 واط أن تُنتج حوالي 1,800 واط/ساعة من الكهرباء المستمرة في يوم عادي. بعد خسائر التحويل، تحصل على حوالي 1,750 واط/ساعة من الطاقة القابلة للاستخدام. هذه الكمية أكثر من كافية لتشغيل مصابيح الحديقة الشمسية طوال الليل.
يجب وضع مصابيح الحدائق الشمسية في مناطق معرضة لأشعة الشمس المباشرة معظم اليوم. تجنب الأماكن المظللة، واضبط زاوية اللوحة الشمسية لتتناسب مع مسار الشمس عبر الفصول. تتطلب مصابيح الحدائق الشمسية تعرضًا كاملًا لأشعة الشمس لمدة 6-8 ساعات يوميًا لشحن مثالي. يؤدي التظليل الناتج عن الأشجار أو المباني إلى زيادة وقت الشحن، كما أن الأيام الغائمة أو أشهر الشتاء تقلل من كمية الطاقة الشمسية المخزنة.
نصيحة: نظّف اللوحة الشمسية بانتظام لإزالة الغبار والرطوبة. هذا يُساعد على زيادة كمية الطاقة الشمسية المُجمّعة ويُحسّن كفاءة شحن البطارية.
2.2 الإضاءة الليلية
عند حلول الليل، تتولى البطارية القابلة لإعادة الشحن تشغيل مصابيح LED في مصابيح حديقتك الشمسية. تستشعر دائرة التحكم، التي تتضمن مقاومة ضوئية، انخفاض مستوى الإضاءة. تكتشف العين الضوئية الظلام وتُشغّل مصابيح LED تلقائيًا، مما يضمن إضاءة المنطقة المحيطة بمصابيح حديقتك الشمسية دون تدخل يدوي.
توفر البطارية القابلة لإعادة الشحن الطاقة لمصابيح LED في الليل.
تعمل دائرة التحكم على إدارة تدفق الكهرباء وحماية البطارية من التفريغ الزائد.
مفتاح الغسق/الفجر، والذي يستخدم في أغلب الأحيان مقاومة ضوئية، يقوم بتنشيط الأضواء فقط عند الحاجة إليها.
يمكن لمصابيح الحدائق الشمسية أن تبقى مضاءة لمدة 8.5 ساعات في المتوسط عند شحن البطارية بالكامل. وحسب سعة البطارية ودرجة تعرضها لأشعة الشمس خلال النهار، قد تعمل مصابيحك من 4 إلى 12 ساعة كل ليلة. يضمن الجمع بين بطارية عالية الجودة قابلة لإعادة الشحن ومصابيح LED عالية الكفاءة أداءً موثوقًا طوال الليل.
ملاحظة: تعمل ميزة التنشيط التلقائي على توفير الطاقة وإطالة عمر البطارية من خلال تشغيل الأضواء فقط عند اكتشاف الظلام.
2.3 عوامل الأداء
تؤثر عدة عوامل على كفاءة تشغيل البطاريات لمصابيح الحدائق الشمسية ليلاً. يجب مراعاة التركيب الكيميائي للبطارية، والظروف البيئية، ونوع وحدة التحكم في الشحن، وأساليب الصيانة لتحسين الأداء.
عامل | التأثير على كفاءة الشحن |
|---|---|
نوع وحدة التحكم في الشحن | تستخرج وحدات التحكم MPPT ما يصل إلى 30% من الطاقة من الألواح الشمسية مقارنة بوحدات التحكم PWM. |
خصائص البطارية | بطاريات ليثيوم أيون يتم شحنها بشكل أسرع وتدوم لفترة أطول من بطاريات الرصاص الحمضية. |
الظروف البيئية | تؤدي درجات الحرارة المرتفعة والرطوبة إلى تقليل كفاءة الألواح الشمسية وأداء البطارية. |
نوع البطارية | كثافة الطاقة | عمر | الدورية | تأثير بيئي |
|---|---|---|---|---|
LiFePO4 | مرتفع | طويل | منخفض | منخفض |
خلية الهلام | معتدل | معتدل | منخفض | معتدل |
حصيرة زجاجية AGM | معتدل | معتدل | منخفض | معتدل |
نيكل كادميوم (NiCd) | مرتفع | طويل | معتدل | مرتفع |
تتميز بطاريات الليثيوم، مثل LiFePO4، وNMC، وLCO، وLMO، وLTO، والحالة الصلبة، ومعدن الليثيوم، بكثافة طاقة عالية وعمر افتراضي طويل. تتميز بطاريات LiFePO4 بأمان وعمر افتراضي طويل، مما يجعلها مثالية لإضاءة الحدائق بالطاقة الشمسية في التطبيقات الطبية، والروبوتية، والأمن، والبنية التحتية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والصناعية. توازن بطاريات NMC بين السعة وعمر البطارية، بينما توفر بطاريات LTO عمرًا افتراضيًا فائقًا وأمانًا فائقًا.
يجب عليك أيضًا الانتباه للعوامل البيئية. فارتفاع درجات الحرارة يُقلل من كفاءة الألواح الشمسية، مما يُقلل الطاقة المُتاحة لشحن بطاريات مصابيح الحدائق الشمسية. فكل زيادة درجة مئوية واحدة فوق 25 درجة مئوية، تنخفض كفاءة الألواح الشمسية بنحو 0.5%. كما أن ارتفاع الرطوبة يُسبب تراكم الرطوبة على الألواح، مما يُقلل من كفاءتها وشحن البطارية. لذا، ضع مصابيح الحدائق الشمسية في مناطق مُعرضة لأشعة الشمس المباشرة، وتجنب الأماكن المُظللة لزيادة دورات الشحن إلى أقصى حد.
تلعب ممارسات الصيانة دورًا رئيسيًا في إطالة عمر البطارية وضمان تشغيل البطاريات لمصابيح الحديقة الشمسية بشكل موثوق في الليل:
تحسين معلمات الشحن وفقًا لإرشادات الشركة المصنعة.
تجنب التفريغات العميقة والحفاظ على عمق التفريغ أقل من 50%.
تنظيم درجة الحرارة وتجنب الظروف القاسية.
استخدم البطارية بانتظام لتجنب فقدان السعة.
قم بتوزيع الحمل بالتساوي لمنع السحب المفاجئ للطاقة العالية.
قم بتخزين البطاريات في حالة الشحن الموصى بها، ويفضل أن تكون حوالي 50%.
قم بتخزين البطاريات في مكان بارد وجاف.
قم بإجراء فحوصات الصيانة الدورية لحالة البطارية ومستويات الشحن.
تذكير: تضمن البطاريات القابلة لإعادة الشحن عالية الجودة والصيانة المناسبة أن أضواء حديقتك الشمسية توفر إضاءة متسقة كل ليلة.
حافظ على كفاءة مصابيح الحديقة الشمسية بالتركيز على جودة البطارية والصيانة الدورية. نظّف مصابيح الحديقة الشمسية بانتظام لإزالة الغبار والحطام. تحقق من سلامة البطارية واستبدلها عند الحاجة للحصول على أداء مثالي.
نوع البطارية | الفاصل الزمني للاستبدال |
|---|---|
LiFePO₄ | كل 5 إلى 10 سنوات |
ايون الليثيوم | كل 3 إلى 5 سنوات |
يساعدك فهم دور البطارية على زيادة عمر وكفاءة أضواء الحديقة الشمسية.
الأسئلة الشائعة
ما هي المدة التي تدومها بطاريات الليثيوم في أضواء الفناء الشمسية؟
يمكنك التوقع بطاريات الليثيوم، مثل LiFePO₄، لتدوم من 5 إلى 10 سنوات في أضواء الفناء الشمسية تُستخدم لتطبيقات البنية التحتية أو الأمنية.
نصيحة: الصيانة المنتظمة تعمل على إطالة عمر البطارية.
هل يمكنك استبدال البطارية في ضوء الفناء الشمسي؟
نعم، يمكنك استبدال البطارية. استخدم دائمًا كيمياء الليثيوم الصحيحة، مثل NMC أو LiFePO₄، لأنظمة الإضاءة الشمسية.
لماذا تفشل أضواء الفناء الشمسية في التشغيل في الليل أحيانًا؟
قد تلاحظ أعطالاً إذا لم تشحن البطارية بالكامل بسبب ضعف ضوء الشمس، أو تراكم الغبار على الألواح، أو تلف البطارية. تحقق من هذه العوامل أولاً.
