التصميم التوجيهي للألواح الكهروضوئية لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية

يتكون مصباح الشارع الشمسي من مكون لوحة شمسية (بما في ذلك الحامل)، وحامل مصباح LED، وصندوق تحكم (بما في ذلك وحدة تحكم، وبطارية)، ومصدر رئيسي وعمود مصباح. يتم تثبيت اللوحة الشمسية على الطرف العلوي من عمود الإضاءة من خلال قوس. تسمى الألواح الشمسية أيضًا بالألواح الكهروضوئية، والتي تستخدم التأثير الكهروضوئي لاستقبال الطاقة الشمسية المشعة وتحويلها إلى مخرجات طاقة كهربائية، والتي يتم تخزينها في البطارية من خلال جهاز التحكم في الشحن والتفريغ.

يتكون الإشعاع الشمسي من إشعاع مباشر وإشعاع متفرق، يلعب الإشعاع المباشر دورًا حاسمًا في نظام الطاقة الشمسية المركزة. يتناسب تباين توهين الإشعاع الشمسي المباشر بواسطة الغلاف الجوي مع شدة الإشعاع وسمك الغلاف الجوي الذي يعكس من خلاله معامل التوهين (W/(m2 km)) أداء انتقال الضوء للغلاف الجوي في منطقة ما. عادة يتم حساب سمك الغلاف الجوي لسطح الأرض بـ 1000 كيلومتر، ويمكن اعتبار الغلاف الجوي بمثابة قشرة كروية تغلف الأرض. ويبلغ متوسط ​​كثافة الإشعاع الشمسي I0 لأشعة الشمس الواصلة إلى الطبقة الخارجية للغلاف الجوي 1353 وات/م2. تتغير شدة الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي الخارجي مع مرور الوقت، اعتمادًا على مدار الأرض والمسافة التي يقطعها ضوء الشمس. والورقة 2 المرفقة توضح شدة الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي الخارجي خلال الفترة من يناير إلى ديسمبر. يؤثر اتجاه اللوحة الكهروضوئية بشكل مباشر على كمية طاقة الإشعاع الشمسي التي تحصل عليها اللوحة الكهروضوئية. يتضمن اتجاه اللوحة الكهروضوئية زاوية السمت وزاوية الارتفاع الأفقية. زاوية السمت هي الزاوية بين إسقاط الخط الطبيعي للوحة الكهروضوئية على المستوى الأفقي واتجاه الجنوب. ووفقاً للطريقة التالية: إذا كانت اللوحة الكهروضوئية متجهة نحو الجنوب، فإن سمتها يساوي صفراً؛ إذا كانت اللوحة الكهروضوئية متجهة نحو الشرق، فإن زاوية السمت تكون 90 درجة؛ إذا كانت اللوحة الكهروضوئية تواجه الغرب، فإن سمتها يكون -90 درجة؛ زاوية الارتفاع الأفقية هي الزاوية بين مستوى اللوحة الكهروضوئية ومستوى الماء. عندما يكون الاتجاه الطبيعي للضوء الشمسي واللوحة الكهروضوئية هو نفسه، تتعرض اللوحة الكهروضوئية لأقصى قدر من طاقة الإشعاع الشمسي اللحظية، وإلا سيكون هناك فقدان جيب التمام.