روش‌های آینده در فناوری چراغ خیابانی: نوآوری‌هایی که باید دنبال کرد

با انرژی خورشیدی چراغ خیابانی نوآوری‌ها که جلوهای را هدایت می‌کنند

ادغام سیستم‌های ترکیبی خورشیدی-LED

سیستم‌های هیبریدی خورشیدی-LED نشان می‌دهند که چه اتفاقی می‌افتد وقتی انرژی خورشیدی را با فناوری روشنایی کارآمد برای معابر ترکیب کنیم. در حالت پایه، این سیستم‌ها با استفاده از صفحات فتوولتائیک (PV) نور خورشید را جمع‌آوری کرده و آن را مستقیماً به چراغ‌های LED تغذیه می‌کنند و نیاز به برق معمولی شبکه را کاهش می‌دهند. برخی تحقیقات نشان می‌دهند که مصرف انرژی در این سیستم‌ها حدود 60 درصد کمتر از لامپ‌های قدیمی معابر است، که این امر به معنای صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه‌ها در طول زمان برای شهرها و شهرک‌هاست. به عنوان مثال، لس‌آنجلس در سال گذشته این چراغ‌ها را در برخی از محله‌ها آزمایش کرد. نه تنها صورت‌حساب‌های برق به طور چشمگیری کاهش یافت، بلکه ساکنان گزارش دادند که احساس ایمنی بیشتری در شب دارند، چون معابر کلیت روشن‌تر شده و دیگر مشکل چشمک‌زدن لامپ‌های قدیمی سدیم بخاری وجود ندارد.

پیشرفت در کارایی پنل‌های فتوولتاییک

در ماه‌های اخیر شاهد پیشرفت‌های قابل توجهی در فناوری فتوولتائیک بوده‌ایم، به این معنی که صفحات خورشیدی امروزی به طور قابل توجهی بهتر از گذشته نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند، به خصوص در زمینه تأمین انرژی برای چراغ‌های خیابانی. داده‌های منتشر شده از سوی صنعت نشان می‌دهد که از اوایل دهه 2010 تاکنون بهره‌وری این صفحات حدود 25 درصد افزایش یافته است، که این امر واقعاً تأثیر ملموسی بر معابر شهری در سراسر جهان گذاشته است. به عنوان مثال شرکت SunPower با مواد جدید پروسکیت که نور را به گونه‌ای متفاوت از سیلیکون سنتی جذب می‌کنند، آزمایش کرده است. در همین حال شرکت First Solar از صفحات دو رویه خود که انرژی را از هر دو سطح جمع‌آوری می‌کنند، بهره‌وری خوبی داشته است. تمام این موارد به چه معناست؟ چراغ‌های خیابانی مجهز به صفحات جدید حتی در روزهای ابری یا در ساعات کوتاه زمستانی نیز به خوبی کار می‌کنند. شهرهای مختلفی در سراسر کشور شروع به مشاهده کاهش هزینه‌های نگهداری و دوام بیشتر در تجهیزات نورپردازی کرده‌اند، که همین موضوع باعث شده بیشتر شهرداری‌ها امروزه به سمت استفاده از راهکارهای روشنایی خورشیدی حرکت کنند.

مطالعه موردی: بهره‌گیری سراسری از چراغ‌های خیابانی خورشیدی توسط شرکت D.R. Horton

زمانی که شرکت D.R. Horton شروع به نصب چراغ‌های خیابانی خورشیدی در پروژه‌های خود کرد، واقعاً گام بزرگی به سمت زیرساخت‌های سبزتر برداشت. با همکاری نزدیک با شرکت Streetleaf، آنها تاکنون موفق به نصب حدود 7,300 دستگاه از این چراغ‌ها شده‌اند. این اقدار تاکنون منجر به کاهش نزدیک به 2.6 میلیون پوندی انتشار گاز CO2 شده است. فراتر از کمک به محیط زیست، صرفه‌جویی مالی نیز وجود دارد. صاحبان خانه‌ها می‌توانند انتظار کاهش هزینه‌های خدماتی در آینده را داشته باشند، همچنین واحدهایی که این ویژگی‌های مدرن را دارند، اغلب در بازار قیمت بهتری را به دست می‌آورند. ساکنان از اینکه محله‌ها در شب ایمن‌تر به نظر می‌رسند و در عین حال به محیط زیست آسیبی نمی‌زنند، خوشحال هستند. بسیاری از مردم حتی اشاره می‌کنند که اکنون پس از تاریک شدن هوا بیشتر از قبل در فضای خارج از خانه قدم می‌زنند، چون کیفیت روشنایی بسیار خوب است، که نشان می‌دهد چقدر جوامع محلی به زندگی پایدار واقعاً وفادار هستند.

سیستم‌های نورپردازی هوشمند خیابانی با کنترل‌های انطباقی

مدیریت انرژی در زمان واقعی از طریق PLATFORMS IoT

چراغ‌های خیابان هوشمند بدلیل اینترنت اشیا (IoT) در حال تغییر نحوه مدیریت صورت‌حساب‌های انرژی توسط شهرها هستند. با استفاده از فناوری IoT، شهرداری‌ها اکنون می‌توانند زمان و محل روشن یا خاموش بودن چراغ‌ها را بر اساس شرایط واقعی به جای برنامه‌های ثابت تعیین کنند. به عنوان مثال، شهر شیکاگو سیستم IoT را در بیش از ۲۸۰ هزار چراغ خیابان به عنوان بخشی از پروژه شهر هوشمند خود پیاده‌سازی کرده است. نتایج این اقدام چه بود؟ کاهش چشمگیری در مصرف برق و کنترل بهتر هزینه‌های عملیاتی. شرکت‌هایی مانند Quantela کنترلرهای تخصصی ارائه می‌دهند که به کارکنان شهر اجازه می‌دهد وضعیت چراغ‌های خیابان را از هر مکانی بررسی کنند و تقریباً بلافاصله پس از بروز خرابی مطلع شوند. این بدان معناست که تیم‌های تعمیر می‌توانند مشکلات را سریع‌تر برطرف کنند، بدون اینکه وقت خود را صرف جستجوی محل خرابی کنند و این امر هر دو باعث کاهش هزینه و افزایش بهره‌وری در نگهداری می‌شود.

حسگرهای جنبش و توانایی تیرشدن پویا

چراغ‌های خیابانی هوشمند که دارای سنسورهای حرکتی درونی هستند می‌توانند در واقع شدت نور خود را برحسب تعداد افراد یا ماشین‌های موجود در محدوده تغییر دهند. در زمانی که فعالیت کمی وجود دارد، این چراغ‌ها به صورت خودکار شدت نور خود را کاهش می‌دهند، به جای اینکه تمام شب با حداکثر توان روشن بمانند. شهرهایی مانند کلرادو اسپرینگز این فناوری را آزمایش کرده‌اند و صرفه‌جویی واقعی در مصرف انرژی را گزارش داده‌اند. برنامه آزمایشی آن‌ها نشان داد که این چراغ‌ها می‌توانند مصرف برق را در ساعات آرام شب تا 10 تا 20 درصد دیگر نیز کاهش دهند. چیزی که این فناوری را بیشتر جالب می‌کند این است که به طور مداوم در حال بهبود است. شروع به دیدن نمونه‌های اولیه‌ای کرده‌ایم که در آن‌ها سنسورها تنها حرکت را تشخیص نمی‌دهند و ممکن است به زودی بتوانند شرایط جوی را نیز پیگیری کنند یا حتی به الگوهای مختلف ترافیک پاسخ دهند و به این ترتیب خیابان‌های شهری را هم ایمن‌تر و هم کم‌هزینه‌تر کنند.

امتیاز DarkSky برای کاهش آلودگی نوری

وقتی چراغ‌های خیابان دستورالعمل‌های DarkSky را دنبال می‌کنند، در واقع کمک زیادی می‌کنند تا آلودگی نوری که به حیوانات و انسان‌ها آسیب می‌زند، کاهش یابد. شهرهایی که این قوانین را رعایت می‌کنند، اغلب شاهد شب‌های بهتری در بیرون از خانه هستند و حیات وحش محلی آن‌ها نیز به اندازه قبل از دریافت نور اضافی آسیب نمی‌بیند. پژوهش‌های انجام شده در مکان‌هایی مانند دانشگاه آریزونا نشان می‌دهند که نور مصنوعی زیاد چگونه بر موجوداتی که در روز می‌خوابند و در شب فعالیت می‌کنند، تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، شهر فلیگستف، سال‌هاست که از نورپردازی مورد تأیید DarkSky استفاده می‌کند و ساکنان آن گزارش می‌دهند که دوباره می‌توانند ستاره‌ها را ببینند، بدون اینکه مجبور باشند چندین ساعت از شهر دور شوند. هرچند برخی ممکن است درباره هزینه‌ها بحث کنند، اما بیشتر مردم موافقند که استفاده از نورپردازی هوشمند در بلندمدت هم برای کیف پول ما و هم برای محیط زیست معقولانه است.

اینترنت اشیا و مبتنی بر هوش مصنوعی چراغ خیابانی بنیادسازی

نگهداری پیش‌بینی‌شده از طریق یادگیری ماشین

نگهداری پیش‌بینی‌کننده برای چراغ‌های خیابانی با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی، پیشرفت بزرگی داشته است. این سیستم‌ها به منظور شناسایی مشکلات قبل از وقوع واقعی آن‌ها، به داده‌های حسگرها و همچنین سابقه تعمیرات گذشته نگاه می‌کنند که این امر موجب کاهش زمان توقف و همچنین صرفه‌جویی در هزینه‌های گزاف تعمیرات می‌شود. به عنوان مثال شهر سیراکیوز، تجربه آن‌ها با چراغ‌های خیابانی هوشمند نتایج واقعی را نشان می‌دهد. این شهر قبلاً با این اقدامات صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها را تجربه کرده است. مقامات محلی گزارش می‌دهند که علاوه بر کاهش هزینه‌های نگهداری، شرایط ایمنی بهتری نیز در محله‌های شهر فراهم شده است، مطابق گزارش مجله StateTech. همچنین داده‌های عددی این موضوع را تأیید می‌کنند: حدود 40 درصد کاهش در زمان صرف شده برای تعمیر چراغ‌های خراب به معنای اختلال کمتر برای ساکنانی است که در شب به خانه می‌روند یا رانندگانی که در ماه‌های زمستانی در خیابان‌های تاریک رانندگی می‌کنند.

بهینه‌سازی جریان ترافیک با استفاده از شبکه‌های نور خیابان

وقتی چراغ‌های خیابانی با سنسورهای هوشمند درون‌ریز تولید می‌شوند، در واقع به حرکت بهتر ترافیک کمک می‌کنند، چون با سیستم مدیریت ترافیک شهر ارتباط برقرار می‌کنند. اتفاقی که می‌افتد خیلی جالب است - کل سیستم به‌صورت هماهنگ کار می‌کند تا کنترل ترافیک بهینه‌تر شود و انسدادهای جاده‌ای کاهش یابند. به عنوان مثال شهر سیراکیوز در نیویورک را در نظر بگیرید. چند سال پیش این شهر یک شبکه چراغ‌های خیابانی هوشمند را نصب کرد و رانندگان متوجه شدند که تردد به‌مراتب روان‌تر از گذشته شده است. علاوه بر این، تعداد تصادفات نیز کاهش قابل‌توجهی یافت. برخی از آمارهای سال گذشته نشان می‌دهند که زمانی که شهرها چراغ‌های خیابانی هوشمند خود را به سیستم‌های ترافیکی معمولی متصل کنند، میزان ترافیک سنگین تا حدود ۲۰ درصد کاهش پیدا می‌کند. این موضوع چندان هم بد نیست. جادوی واقعی از همین چراغ‌های راهنمایی تطبیقی ناشی می‌شود که چراغ‌های خیابانی هوشمند به کار می‌برند. این چراغ‌ها دیگر فقط از یک برنامه ثابت پیروی نمی‌کنند. بلکه وضعیت واقعی جاده‌ها را در زمان واقعی رصد کرده و خود را با شرایط موجود تطبیق می‌دهند. بنابراین در ساعات شلوغی، چراغ‌های سبز در جاهای لازم مدت‌تری باز می‌مانند و در عین حال مدت زمان فازهای قرمز در دیگر مکان‌ها کاهش می‌یابد.

مدیریت شبکه مرکزی برای مناطق شهری

هنگامی که شهرها سیستم‌های متمرکزی را برای مدیریت چراغ‌های خیابانی خود نصب می‌کنند، کنترل بهتری بر شبکه‌های بزرگ روشنایی در سراسر شهر پیدا می‌کنند. این نوع راهکارهای فناوری به رفع مشکلات به سرعت کمک می‌کنند، مصرف انرژی را کاهش می‌دهند و به طور کلی عملکرد کل سیستم را بهبود می‌بخشند. به عنوان مثال شهر سیراکیوز، پس از انتقال به مدیریت هوشمند روشنایی، بهبودهای قابل ملاحظه‌ای در نحوه کارکرد و کاهش چشمگیری در صورت‌های برق خود شاهد بودند. تحقیقات نشان می‌دهد که این سیستم‌ها می‌توانند بین ۳۰ درصد تا نزدیک به نیمی از هزینه‌های قبلی روشنایی را صرفه‌جویی کنند، که این امر به کاهش هزینه‌های دولت‌های محلی و همچنین کاهش اثر کربنی کمک می‌کند. برنامه‌ریزی شهری هوشمند که تمام این تلاش‌ها را در کنار هم قرار می‌دهد، اطمینان حاصل می‌کند که پول مالیات‌پردازان دیگر برای عملیات ناکارآمد هدر نمی‌رود.

پیشرفت‌های ذخیره‌سازی انرژی برای نورپردازی مقاوم

نوآوری‌های باتری لیتیوم-یون مقابل باتری سرب-اسید

در زمینه تکنولوژی باتری، به‌ویژه برای گزینه‌های لیتیومی و سنتی اسید سربی، چراغ‌های خیابانی بهبودهای قابل توجهی را شاهد بوده‌اند. اکثر متخصصان این روزها به سمت باتری‌های لیتیوم یونی متمایل شده‌اند، چرا که این باتری‌ها عمر بیشتری دارند و در برابر شرایط جوی سخت‌تر مقاومت بهتری نشان می‌دهند. بر اساس مطالعات مختلف، باتری‌های لیتیوم یونی عمری تقریباً دو برابر بیشتر از باتری‌های اسید سربی دارند و عملکرد بهتری نیز در دمای منفی از خود نشان می‌دهند. این موضوع به معنای صرفه‌جویی در هزینه‌های تعویض و تعمیر در طول زمان است. به عنوان مثال، مقامات شهری مینه‌سوتا در سال گذشته تمامی باتری‌های قدیمی چراغ‌های خیابانی در چند منطقه را تعویض کردند و پس از این اقدام، کاهش ۳۰ درصدی در هزینه‌های نگهداری را گزارش دادند. با توجه به تمامی این مزایا، تعجب‌آور نیست که بسیاری از شهرداری‌ها اکنون در سراسر کشور از منابع تغذیه لیتیوم یونی برای سیستم‌های روشنایی هوشمند جدید خود استفاده می‌کنند.

سیستم‌های مقاوم در برابر آب و هوای شدید

چراغ‌های خیابان با انواع مشکلات آب و هوایی روبرو هستند که واقعاً تأثیر زیادی بر مدت زمان دوام و کارایی آن‌ها دارد. مواد و طراحی‌های جدیدی که در حال ظهور هستند به حل این مشکل کمک می‌کنند، به گونه‌ای که چراغ‌ها می‌توانند در برابر هر شرایطی که طبیعت به آن‌ها می‌اندازد مقاومت کنند، چه سرما در مناطق توندرای سفت و سخت و چه گرمای خشکی بیابان‌ها. به عنوان مثال نروژ را در نظر بگیرید که در آن آزمایش‌هایی با پوشش‌های جدید و مواد مقاوم‌تری بر روی چراغ‌های خیابانی انجام شده است. نتایج چنین بهبودهایی چه بسا کاهش خرابی‌های ناشی از شرایط نامساعد آب و هوایی و حدود ۴۰ درصد صرفه‌جویی در هزینه‌های تعمیرات بوده است. این موضوع کاملاً منطقی به نظر می‌رسد. شهرها نیاز دارند که خیابان‌هایشان به خوبی روشن شوند، چه باران شدید ببارد و چه برف به صورت مورب ببارد، و این بهبودها به حفظ روشنایی بدون نیاز به تعمیرات و تعویض‌های مداوم کمک می‌کنند.

راه‌حل‌های ترکیبی انرژی خورشیدی و شبکه پشتیبان

چراغ‌های خیابانی که از ترکیب انرژی خورشیدی و شبکه برق معمولی استفاده می‌کنند، برای شهرهایی که به دنبال نورپردازی مطمئن و همچنین کاهش هزینه‌ها هستند، در حال کسب محبوبیت هستند. وقتی نور خورشید در طول روز باتری‌ها را شارژ می‌کند، این سیستم‌های ترکیبی از مصرف برق از منابع سنتی می‌کاهند. به عنوان مثال، در سان دیگو، پروژه نورپردازی هوشمند آن‌ها منجر به کاهش حدود 25 درصدی هزینه‌های ماهانه برق شده است و همچنین موارد کمتری از لامپ‌های چشمک‌زن در شب گزارش شده است. در پایین دست در آدیلاید، مقامات استرالیایی سال گذشته سیستم‌های مشابهی را در چندین محله نصب کردند. آن‌ها علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه‌ها، گزارش دادند که تعداد تماس‌های تعمیراتی نیز کاهش یافته چرا که چراغ‌ها حتی در زمان قطعی برق در سایر نقاط شهر، روشن مانده بودند. اگرچه انتظار نمی‌رود تمامی چراغ‌های خیابانی در آینده نزدیک به طور کامل از شبکه برق جدا شوند، این سیستم‌های ترکیبی به وضوح به سمت روش‌های هوشمندانه‌تری اشاره می‌کنند که شهرداری‌ها می‌توانند از طریق آن هزینه‌های نورپردازی خود را مدیریت کنند و در عین حال خیابان‌ها را در شب‌ها ایمن نگه دارند.

مواد پایدار در تولید نورپردازی خیابانی

آلومینیوم قابل بازیافت و آلیاژ‌های ترکیبی

استفاده از مواد قابل بازیافت در ساخت چراغ‌های خیابانی نقش مهمی در توسعه پایدار ایفا می‌کند. بسیاری از تولیدکنندگان ترجیح می‌دهند با آلومینیوم و آلیاژهای مرکب قابل بازیافت کار کنند، زیرا این مواد را می‌توان چندین بار دوباره استفاده کرد و معمولاً در طول عمر کلی خود به طور کلی آسیب کمتری ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال آلومینیوم، طبق گزارش‌های صنعتی، حدود 75 درصد از زمان بازیافت می‌شود. این موضوع به این معنی است که پسماند بسیار کمتری در مکان‌های دفن زباله باقی می‌ماند و انرژی زیادی نسبت به شروع مجدد با مواد خام جدید صرفه‌جویی می‌شود. چندین شرکت روشنایی قبلاً این انتقال را انجام داده‌اند. یک تولیدکننده به تازگی خطی از چراغ‌های خیابانی را راه‌اندازی کرده است که با آلیاژهای مرکب خاصی ساخته شده‌اند و در شرایط آب و هوایی سخت دوام بیشتری دارند و در عین حال دوستدار محیط زیست هستند. انجام این انتقال به کاهش آلودگی کمک می‌کند و باعث می‌شود کسب‌وکارها با اقدامات سبز بین‌المللی که امروزه در تمام صنایع اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده‌اند، همگام بمانند.

تکنیک‌های تولید کم‌کربن

تولیدکنندگان چراغ‌های خیابانی شروع به نگرانی بیشتر در مورد روش‌های تولید کم‌کربن کرده‌اند، زیرا سعی دارند آلودگی را کاهش دهند. برخی از روش‌های جالب شامل استفاده از انرژی خورشیدی در طول فرآیند تولید و هوشمندسازی کارخانه‌ها به منظور کاهش هدررفت انرژی می‌شود. شرکت Philips Lighting واقعاً این کارها را انجام داده و بهبودهای واقعی در شاخص‌های تأثیر زیست‌محیطی خود مشاهده کرده است. تحقیقات نشان می‌دهد که انتقال به روش‌های تولید سبز، گازهای گلخانه‌ای را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد که این امر به حفاظت از سیاره ما کمک می‌کند. آنچه در اینجا اتفاق می‌افتد فراتر از حفاظت از محیط زیست است؛ شرکت‌های دیگر نیز با دقت دارد و ممکن است خودشان هم شروع به انجام کارهای مشابهی کنند.

طراحی‌های ماژولی برای به‌روزرسانی بلندمدت

چراغ‌های خیابانی که از طراحی ماژولار استفاده می‌کنند، مزایای واقعی در صرفه‌جویی در هزینه‌ها و حفاظت از محیط زیست به همراه می‌آورند، زیرا این موضوع امکان ارتقا و تعمیر را بسیار ساده‌تر می‌کند. وقتی قطعات از نوع ماژولار باشند، می‌توان هر قطعه را به‌صورت جداگانه تعویض یا بهبود داد، بجای اینکه کل سیستم را عوض کنید، که این امر هزینه‌ها را کاهش داده و پسماند کمتری تولید می‌کند. شهرهای مختلفی در اروپا قبلاً شروع به استفاده از این دستگاه‌های چراغ خیابانی ماژولار کرده‌اند و بسیاری از آن‌ها گزارش کرده‌اند که هزینه‌های نگهداری خود را تقریباً تا نصف کاهش داده‌اند. در آینده ممکن است شاهد ادغام فناوری‌های هوشمند در این سیستم‌های ماژولار نیز باشیم، به‌طوری‌که این سیستم‌ها ویژگی‌های بیشتری داشته باشند و در عین حال کارایی خود را حفظ کنند. طول عمر بیشتر این چراغ‌ها نیز یک مزیت دیگر است و درست همین نوع تفکر است که با هدف شهرهای هوشمند و سبز هم‌خوانی دارد.