المستقبل لاتجاهات تقنية أعمدة الإضاءة: الابتكارات التي يجب متابعتها

تعمل بالطاقة الشمسية مصباح الشارع الابتكارات تقود الطريق

تكامل أنظمة الهíbrid الشمسية-LED

تُظهر أنظمة الهجين الشمسية LED ما يحدث عندما نجمع بين الطاقة الشمسية والتكنولوجيا الفعالة في الإضاءة للشوارع. بشكل أساسي، تجمع هذه الأنظمة ضوء الشمس باستخدام الألواح الكهروضوئية ثم تغذي مباشرةً مصابيح LED، مما يقلل من حاجتنا للكهرباء التقليدية من الشبكة. تشير بعض الدراسات إلى تقليل استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 60 بالمئة مقارنة بالمصابيح التقليدية، مما يعني توفير تكاليف كبيرة على المدى الطويل للمدن والبلدات. وكمثال على ذلك، يمكننا النظر إلى لوس أنجلوس حيث تم تجربة هذه المصابيح في بعض الأحياء في العام الماضي. لم تكن فاتورة الكهرباء فقط أقل بشكل ملحوظ، بل أفاد السكان أيضًا بأنهم يشعرون بالمزيد من الأمان في الليل لأن الشوارع أصبحت أكثر إضاءة بشكل عام، وبلا مشاكل الوميض التي كانت موجودة في المصابيح القديمة ذات البخار الصوديومي.

التقدم في كفاءة الألواح الفوتوفولطائية

لقد شهدنا مؤخرًا تقدمًا ملحوظًا في تكنولوجيا الخلايا الشمسية، مما يعني أن الألواح الشمسية أصبحت أكثر كفاءة في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء مقارنة بالماضي، خاصة فيما يتعلق بتشغيل أعمدة الإنارة العامة. تشير البيانات الصناعية إلى ارتفاع في الكفاءة بنسبة تصل إلى 25% منذ أوائل العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، وهو تحسن أحدث فرقًا حقيقيًا في الشوارع والمدن في كل مكان. على سبيل المثال، شركة SunPower تجري تجارب باستخدام مواد جديدة من نوع البيروفسكايت التي تمتص الضوء بشكل مختلف مقارنة بالسليكون التقليدي. وفي الوقت نفسه، تستفيد شركة First Solar بشكل كبير من الألواح ثنائية الاتجاه (Bifacial) التي تجمع الطاقة من الجهتين. ماذا يعني هذا؟ تعني هذه التطورات أن أعمدة الإنارة المزودة بأحدث الألواح الشمسية تعمل بكفاءة حتى في الأيام الملبدة بالغيوم أو خلال فترات النهار القصيرة في الشتاء. بدأت المدن في مختلف أنحاء البلاد تلاحظ انخفاضًا في تكاليف الصيانة وزيادة في عمر التركيبات، وهو ما يفسر سبب اتجاه المزيد من البلديات إلى حلول الإضاءة الشمسية في الآونة الأخيرة.

دراسة حالة: تبني D.R. Horton للإنارة الشمسية في الشوارع على مستوى البلاد

عندما بدأت D.R. Horton بتثبيت إنارة شمسية في مشاريعها، كانت تخطو خطوة حقيقية نحو بنية تحتية أكثر خضرة. وبالتعاون الوثيق مع Streetleaf، تمكنوا من تركيب حوالي 7,300 من هذه المصابيح حتى الآن. وقد ساهم هذا الجهد في تقليل ما يقارب 2.6 مليون رطل من الانبعاثات الكربونية. وبالإضافة إلى الفوائد البيئية، هناك توفير مالي أيضًا. يمكن لأصحاب المنازل توقع فواتير خدمات أقل على المدى الطويل، كما تميل العقارات إلى تحقيق أسعار أفضل في السوق عندما تكون مزودة بمزايا حديثة كهذه. يحب السكان الشعور بالمزيد من الأمان في أحيائهم ليلاً مع بقاء التزامهم بالبيئة. وذكر العديد من السكان أنهم أصبحوا يمشون بالخارج بعد حلول الظلام بسبب جودة الإضاءة، مما يظهر مدى التزام المجتمعات المحلية بالعيش بطريقة مستدامة.

أنظمة إنارة الشوارع الذكية مع التحكم التكيفي

إدارة الطاقة الفورية عبر منصات IoT

تُحدث الإضاءة الذكية للشوارع تحولًا في طريقة تعامل المدن مع فواتير الطاقة الخاصة بها بفضل إنترنت الأشياء. مع تكنولوجيا إنترنت الأشياء، يمكن الآن للمجالس البلدية تتبع متى وأين تحتاج الأضواء إلى التشغيل أو الإيقاف بناءً على الظروف الفعلية وليس الجداول الزمنية الثابتة. فعلى سبيل المثال، قامت مدينة شيكاغو بتطبيق نظام إنترنت الأشياء على ما يقارب 280 ألف مصباح شارعي كجزء من مشروع المدينة الذكية. ما هي النتائج؟ انخفاض كبير في استهلاك الكهرباء والتحكم بشكل أفضل في تكاليف التشغيل. وتقدم شركات مثل Quantela وحدات تحكم متخصصة تتيح لعمال المدينة التحقق من حالة الإضاءة الشارعية من أي مكان وتلقي تنبيهات فورية تقريبًا عن الأعطال. هذا يعني أن الفرق الفنية يمكنها إصلاح المشاكل بشكل أسرع دون إضاعة الوقت في البحث عن السبب، مما يجعل الصيانة أرخص وأكثر كفاءة.

مستشعرات الحركة وقدرات التعتيم الديناميكي

يمكن للإنارة الذكية في الشوارع والمزودة بمستشعرات حركة مدمجة أن تغيّر سطوعها تبعًا لعدد الأشخاص أو السيارات الموجودة في المحيط. عندما تكون هناك قلة في النشاط، تقوم هذه المصابيح تلقائيًا بتخفيض شدّة إضاءتها بدلًا من البقاء على أقصى قوّة طوال الليل. وقد اختبرت مدن مثل كولورادو سبرينغز هذه التكنولوجيا ووجدت وفورات حقيقية. وقد أظهر برنامج الاختبار الخاص بها أن المصابيح قادرة على تقليل استهلاك الكهرباء بنسبة 10 إلى 20 بالمئة إضافية خلال الساعات الأكثر هدوءًا بين منتصف الليل وشروق الشمس. ما يجعل هذا الأمر مثيرًا للاهتمام هو أن التكنولوجيا تستمر في التحسن أيضًا. نحن بدأنا نرى نماذج أولية حيث تقوم المستشعرات بأكثر من مجرد اكتشاف الحركة، فقد تتمكن قريبًا من تتبع الظروف الجوية أو حتى الاستجابة لأنماط حركة المرور المختلفة، مما يجعل شوارع مدننا أكثر أمانًا وأقل تكلفة في الإضاءة ليلاً.

الامتثال لـ DarkSky لتقليل التلوث الضوئي

عندما تتبع أضواء الشوارع إرشادات DarkSky، فإنها تقوم فعليًا بدور كبير في تقليل التلوث الضوئي الذي يؤثر سلبًا على الكائنات الحية والبشر على حد سواء. تميل المدن التي تلتزم بهذه القواعد إلى الاستمتاع بليالٍ أكثر جمالًا، ولا تتأثر الحياة البرية المحلية لديها بشكل كبير من تلك الإضاءة الزائدة. تُظهر الأبحاث من أماكن مثل جامعة أريزونا كيف تؤثر الإضاءة الاصطناعية المفرطة على الكائنات التي تنام خلال النهار وتنشط في الليل. على سبيل المثال، تستخدم مدينة فلاッグستاف إضاءة معتمدة من DarkSky منذ سنوات، ويقول سكانها إنهم عادوا ليشاهدوا النجوم مرة أخرى دون الحاجة للقيادة لساعات خارج المدينة. وعلى الرغم من وجود بعض الاعتراضات المتعلقة بالتكاليف، يتفق معظم الناس على أن الإضاءة الذكية تمثل خيارًا منطقيًا من أجل صحتنا المالية وصحة البيئة على المدى الطويل.

IoT وAI-Driven مصباح الشارع البنية التحتية

الصيانة التنبؤية من خلال تعلم الآلة

لقد حظيت الصيانة التنبؤية للإنارة العامة بدعم كبير بفضل خوارزميات التعلم الآلي. تُحلل هذه الأنظمة بيانات المستشعرات إلى جانب سجلات الصيانة السابقة لتحديد المشكلات قبل حدوثها فعليًا، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل وتكاليف الإصلاح الباهظة. يمكننا أن نأخذ سيراكيوز مثالًا على ذلك – فتجربتها مع الإنارة الذكية تُظهر نتائج حقيقية. وقد بدأت المدينة بالفعل في تحقيق وفورات مالية جيدة من خلال هذه المبادرات. وبحسب تقرير نشرته مجلة StateTech، أفاد المسؤولون المحليون بانخفاض تكاليف الصيانة فضلاً عن تحسين ملحوظ لشروط السلامة في الأحياء المختلفة. ويدعم هذا أيضًا بعض الأرقام: انخفاض بنسبة 40% في الوقت الذي يُخصص لتصليح المصابيح المعطلة يعني تقليل الاضطرابات التي يواجهها السكان عند السير في الطرق ليلاً أو أثناء تنقل السائقين في الشوارط المظلمة خلال فصل الشتاء.

تحسين تدفق المرور باستخدام شبكات إنارة الشوارع

عندما تكون مصابيح الشارع مزودة بمستشعرات ذكية مدمجة فيها، فإنها في الواقع تساعد في حركة المرور بشكل أفضل لأنها تتواصل مع نظام إدارة المرور في المدينة. ما يحدث أمر مثير للاهتمام - يعمل النظام بأكمله معًا بحيث يتم التحكم في حركة المرور بكفاءة أكبر، ويقل الازدحام على الطرق. خذ سيراكيوز في نيويورك مثالاً. لقد قاموا بتثبيت شبكة إضاءة شوارع متطورة قبل بضع سنوات، وبدأ السائقون يلاحظون أن الأمور أصبحت تسير بشكل أكثر سلاسة من السابق. بالإضافة إلى ذلك، انخفضت الحوادث بشكل ملحوظ أيضًا. أظهرت بعض الإحصائيات من العام الماضي أنه عندما تقوم المدن بتوصيل مصابيح الشارع الذكية بأنظمة المرور التقليدية، ينخفض الاختناق المروري بنسبة 20 بالمئة تقريبًا. هذا معدل جيد جدًا. يأتي السحر الحقيقي من إشارات المرور التكيفية التي تستخدمها مصابيح الشارع الذكية. لم تعد هذه الإشارات تتبع جدولًا ثابتًا بعد الآن. بل إنها تراقب ما يحدث على الطرق في الوقت الفعلي وتقوم بضبط نفسها وفقًا لذلك. إذًا خلال أوقات الذروة، تظل الإشارات الخضراء لفترة أطول حيث يلزم ذلك، بينما تُختصر مراحل الإشارة الحمراء في أماكن أخرى.

إدارة الشبكة المركزية للمدن

عندما تقوم المدن بتركيب أنظمة مركزية لإدارة إضاءة الشوارع، فإنها تحصل على سيطرة أفضل بكثير على شبكات الإضاءة الكبيرة في جميع أنحاء المدينة. تساعد هذه الحلول التكنولوجية في إصلاح المشاكل بشكل أسرع، وتقليل استهلاك الطاقة، وتحسين أداء النظام ككل. فعلى سبيل المثال، بعد انتقال مدينة سيراكيوز إلى نظام إدارة الإضاءة الذكية، لاحظت تحسنًا ملموسًا في الأداء وتقلصًا كبيرًا في فاتورة الكهرباء. تشير الأبحاث إلى أن هذه الأنظمة يمكن أن توفر ما بين 30% إلى نصف المبلغ الذي كان يُنفق سابقًا على تكاليف الإضاءة، مما يعني توفير أموال للحكومات المحلية، فضلاً عن المساعدة في تقليل البصمة الكربونية. وتحقيقًا لهذه الغاية، فإن التخطيط الحضري الذكي الذي يوحد كل هذه الجهود يضمن عدم هدر أموال دافعي الضرائب على عمليات غير فعالة بعد الآن.

إنجازات تخزين الطاقة لإنارة مرنّة

ابتكارات بطاريات الليثيوم أيون مقابل الرصاص-حمض

شهدت الإضاءة الشارعية تحسينات كبيرة مؤخراً من حيث تكنولوجيا البطاريات لكل من خيارات الليثيوم أيون والبطاريات التقليدية ذات الحمض الرصاصي. يتجه معظم العاملين في المجال حالياً نحو بطاريات الليثيوم أيون نظراً لدومها الأطول وقدرتها الأكبر على التحمل في ظل الظروف الجوية القاسية مقارنةً بتلك البطاريات الرصاصية التقليدية. وبحسب الدراسات المختلفة، فإن مجموعات بطاريات الليثيوم أيون تميل إلى أن تدوم تقريباً ضعف مدة بطاريات الحمض الرصاصي، إضافة إلى أدائها الأفضل في درجات الحرارة المتجمدة. وهذا يعني خفضاً في المصروفات على عمليات الاستبدال والصيانة على المدى الطويل. فعلى سبيل المثال، قام مسؤولو ولاية مينيسوتا بتبديل جميع البطاريات القديمة في مصابيح الشوارع عبر عدة أحياء في العام الماضي، وأفادوا بخفض تكاليف الصيانة بنسبة تقارب 30 بالمئة بعد الانتقال إلى بطاريات الليثيوم أيون. وبما أن هذه الفوائد تتراكم بهذا الشكل، لم يعد من المستغرب لماذا تتجه العديد من البلديات الآن نحو استخدام مصادر طاقة الليثيوم أيون في أنظمتها الحديثة للإضاءة الذكية المثبتة في المدن والبلدات على مستوى البلاد.

أنظمة مقاومة للطقس لمناخات قاسية

تواجه أعمدة الإنارة العامة كل أنواع مشاكل الطقس الصعبة التي تؤثر بشكل كبير على عمرها الافتراضي وكفاءة عملها. هناك تطورات جديدة في المواد والتصميم تساعد في حل هذه المشكلة، مما يسمح لهذه الأعمدة بالصمود أمام أي شيء تقدمه الطبيعة، سواء كان الحر الشديد في الصحاري أو البرد القارس في المناطق القطبية. خذ على سبيل المثال النرويج، حيث تم اختبار طلاءات جديدة متطورة ومواد أقوى على أعمدة الإنارة لديهم. ما كانت النتيجة؟ انخفاض في الأعطال الناتجة عن سوء الأحوال الجوية وانخفاض بنسبة 40 بالمائة في تكاليف الصيانة. هذا منطقي إذا فكرت في الأمر. تحتاج المدن إلى إنارة مناسبة لشوارعها بغض النظر عن هطول الأمطار الغزيرة أو تساقط الثلوج بشكل عرضي، وهذه التحسينات تساعد في الحفاظ على تشغيل الأنوار دون الحاجة إلى إصلاحات واستبدالات مستمرة.

حلول هجينة لطاقة الشمس مع شبكة الكهرباء كاحتياط

تُعدّ أضواء الشارع التي تدمج بين الطاقة الشمسية وشبكات الكهرباء التقليدية شائعةً بشكل متزايد بين المدن التي تسعى لتحقيق إضاءة موثوقة وفواتير أقل. فعندما تشحن أشعة الشمس البطاريات خلال النهار، تقلص هذه الأنظمة الهجينة من المصروفات التي كانت ستُنفق على مصادر الطاقة التقليدية. فعلى سبيل المثال، في سان دييغو، حيث خفض مشروع الإضاءة الذكية لديهم النفقات الشهرية على الكهرباء بنسبة تقارب 25%، بالإضافة إلى تقليل حدوث حالات وميض في المصابيح ليلاً. وفي أديلايد بأستراليا، قام المسؤولون بتركيب أنظمة مشابهة عبر عدة أحياء في العام الماضي. وقد أفادوا ليس فقط بتحقيق وفورات مالية، بل أيضاً بانخفاض عدد مكالمات الصيانة نظراً لاستمرار إضاءة الأنوار حتى أثناء حدوث انقطاعات كهرباء في مناطق أخرى من المدينة. وعلى الرغم من أنه لا يتوقع أن تتحول كل أضواء الشوارع إلى العمل بعيداً عن الشبكة الكهربائية التقليدية في المستقبل القريب، فإن هذه الأنظمة المختلطة تُشير بلا شك إلى طرق أكثر ذكاءً يمكن أن تُدار بها البلديات لنفقات الإضاءة مع الحفاظ على سلامة الشوارع ليلاً.

مواد مستدامة في تصنيع أعمدة الإضاءة

ألمنيوم قابل لإعادة التدوير والسبائك المركبة

تلعب استخدام المواد القابلة لإعادة التدوير عند تصنيع أعمدة الإنارة دوراً كبيراً في تحقيق التنمية المستدامة. يفضل العديد من المصنّعين العمل مع الألومنيوم والسبائك المركبة القابلة لإعادة التدوير لأنها يمكن إعادة استخدامها عدة مرات وتتسبب عادةً في أضرار أقل على مدى عمرها الافتراضي بالكامل. فعلى سبيل المثال، يجري إعادة تدوير الألومنيوم بنسبة تصل إلى 75٪ وفقاً للتقارير الصناعية. هذا يعني أن كميات أقل بكثير من النفايات تنتهي في مكبات القمامة، كما نوفر قدراً كبيراً من الطاقة مقارنة بإنتاج مواد خام جديدة من الصفر في كل مرة. لقد انتقلت بالفعل عدة شركات متخصصة في الإضاءة إلى استخدام هذه المواد. فقد أطلقت إحدى الشركات المصنعة مؤخراً سلسلة من أعمدة الإنارة التي يتم تصنيعها باستخدام سبائك مركبة خاصة تدوم لفترة أطول تحت ظروف الطقس القاسية مع الالتزام بالمعايير الصديقة للبيئة. يسهم هذا الانتقال في تقليل التلوث ويبقي الشركات متماشية مع المبادرات الخضراء الدولية التي تصبح أكثر أهمية على نطاق واسع في جميع القطاعات الصناعية.

تقنيات إنتاج منخفضة الكربون

بدأ مصنّعو مصابيح الشارع بالاهتمام أكثر بطرق الإنتاج منخفضة الكربون في محاولة منهم لخفض التلوث. تشمل بعض الطرق المبتكرة استخدام الطاقة الشمسية أثناء عملية التصنيع، وجعل المصانع تعمل بكفاءة أكبر لتقليل هدر الطاقة. وقد قام شركة فيليبس للإضاءة بتطبيق هذه الأساليب بالفعل، ولاحظت تحسناً ملحوظاً في مؤشرات تأثيرها البيئي. تشير الأبحاث إلى أن الانتقال إلى إنتاج أكثر خضرة يقلل بشكل كبير من انبعاثات الغازات الدفيئة، مما يسهم في حماية كوكب الأرض بشكل عام. ما يحدث هنا لا يتوقف عند حد حماية البيئة فحسب، بل هناك العديد من الشركات الأخرى التي تراقب الوضع عن كثب وقد تبدأ هي الأخرى باتباع نهج مشابه.

تصاميم قابلة للترقية على المدى الطويل

إن إنارة الشوارع التي تعتمد على التصميم الوحدوي تحقق فوائد حقيقية من حيث توفير المال وحماية البيئة، وذلك لأنها تجعل عمليات الترقية والإصلاح أكثر بساطة. عندما تكون الأجزاء وحدوية، يمكن استبدالها أو تحسينها بشكل فردي بدلاً من الحاجة إلى استبدال الأنظمة بأكملها، مما يقلل من المصروفات ويُنتج كمية أقل من النفايات. وقد بدأت مدن عديدة في أوروبا بالفعل في تبني وحدات الإنارة الوحدوية، وكثير منها أفاد بتخفيض فواتير الصيانة بنسبة تصل إلى النصف. ومن المتوقع في المستقبل أن يتم دمج تقنيات ذكية داخل هذه الأنظمة الوحدوية أيضًا، لتوفير ميزات إضافية مع الحفاظ على الكفاءة. كما أن العمر الأطول لهذه المصابيح يُعد ميزة أخرى، وبصراحة فإن هذا النوع من التفكير يتماشى تمامًا مع الجهود التي تبذلها المدن لتصبح أكثر ذكاءً وأكثر خضرة في آن واحد.