אורות רחוב סולאריים בעידן המחשבים המתוחכמים: מה הן יכולות לספק

התקציב האנרגטי של אור רחוב סולארי

נתחיל בהסתכלות על כמות האנרגיה שמפיק אור רחוב סולארי באמת. פאנל של 300 ואט, בתנאי שמש מרביתים של 3.5–5 שעות, מפיק בערך 1.0–1.5 קילוגולות-שעה של אנרגיה ליום לפני שהאנרגיה נשחקת עקב הפסדים במערכת. לאחר עבודת הטרמיסטורים, הסוללות והכבלים, נשארת כ-0.8–1.2 קילוגולות-שעה של אנרגיה זמינה לשימוש (ערכים טיפוסיים להתקנות באזורים בעלי קו רוחב גאוגרפי בינוני; התנאים המקומיים משפיעים על הסכומים המדויקים).

האור עצמו הוא הראשון ש“דורש” את אותו תקציב. גוף תאורה בעל עוצמת פליטה של 100 ואט, הפועל במשך 11 שעות, צורך כ-1.1 קילוגראמ-שעה של אנרגיה, שזה בדיוק כל האנרגיה שמתקבלת במהלך היום. לכן כל גוף תאורה סולארי רציני מתכווצת בעוצמת האור שלה: בשעות הראשונות לאחר השקיעה האור חזק במיוחד, בשעות המאוחרות יותר האור חלש יותר, ולפני השחר האור מתחזק מחדש. השינוי בעוצמת האור אינו תוסף שנוסף למערכת לשם יעילות; הוא בדיוק מה שמאפשר למערכת לעבוד באופן מתאים מבחינה אקונומית.

מה שנשאר לכל השאר – מצלמות, חיישנים, מתגלים, מערכות תקשורת – הוא הסכום שנשאר לשימוש בכל זה, והוא בדרך כלל 20–40% מהאנרגיה היומית שמתקבלת במערכת שתוכננה נכון. זו הסכומה שצריך לזכור כשמזמינים גוף תאורה סולארי שאמור לפעול גם כמצלמת 4G, כחיישן לאיכות האוויר וכנקודת גישה ל-Wi-Fi.

מה בדיוק משמעותו של “AI” (תוכנות חכמות) בגוף תאורה סולארי כיום?

אם נפטר מהפרסומות, התוכן האמיתי שנמצא בגוף תאורה סולארי הוא מיקרוקונטרולר שמבצע שלושה דברים בלבד:

1. שעון הפחתת תאורה: 프로필ים שמוגדרים לפי זמן או בהתבסס על רמת אור הסביבה, המפחיתים את עוצמת התאורה כשאין איש בקרבתה. זו הגורם העיקרי לחיסכון באנרגיה במערכת.
2. איתור תנועה ונוכחות: מכשירי איתור (PIR – אינפראאדורה פאסיבית) או רדאר מגבירים את עוצמת התאורה כשאדם או רכב ניגשים. הרדאר מתמודד טוב יותר עם תנועות איטיות ותנאי מזג אוויר קשים מאשר מכשירי PIR; לכן אנו משתמשים ברדאר במסלולים פתוחים ובמכשירי PIR במסלולים קצרים ומכוסים.
3. מעקב מרחוק ואזהרות על תקלות: המשתמש במערכת מדווח על מצב הטעינה, עוצמת הזרימה ותקלות במנורות דרך פלטפורמות תקשורתיות כמו LoRa, 4G או NB-IoT. כאשר המנורה כבויה, מנהל הנכסים מקבל את המידע הזה לפני שמתקבלת כל בקשה לתיקון.

שום אחד מהאמצעים הללו אינו מהווה חישבות מתוחכמת (AI) במובן המקורי של המילה; מדובר במערכות שליטה מבוססות על טכנולוגיות מתוכננות, מחוברות לרשתות תקשורת, והן פועלות באופן אמין. הצגת המידע באופן גלוי ושוטף חשובה מאוד, מכיוון שהצהרות מופרזות על שימוש בטכנולוגיות AI עלולות ליצור ציפיות שהמכשירים אינם מסוגלים לעמוד בהן.

מה באמת יכול להספיק למנורה, מעבר לתפקידה הבסיסי של תאורה?

הרעיון של אנרגיה מפוזרת יש בו ערך אמיתי, במגבלות מסוימות. מצלמת אבטחה 4G צריכה בין 15 ל-30 וואט של חשמל; במהלך 24 שעות, זה יוצר בין 360 ל-720 ואט-שעה, שמספיק להספיקה על ידי עמוד בגודל נכון שמסוגל לשלוט בצריכת האנרגיה שלו. מגירים סביבתיים (למדידת חלקיקים, רעש, טמפרטורה) צריכים פחות מוואט אחד לשעה, והם מהווים נטל אנרגטי מינימלי. גם מסכים קטנים ונקודות שליחת קריאת חירום נמנים באותה קטגוריה.

מה שאינו מתאים לשימוש באנרגיה מפוזרת הוא מערכות מחשבים בעלות עוצמת מחשבה גבוהה (AI) – שרתים המותקנים על עמודים ומכילים כרטיסי גרפיקה (GPU) צריכים מאות וואט של חשמל באופן תמידי. בהתחשב בתקציב יומי של 1 קילוואט-שעה, זה בלתי אפשרי לממן באמצעות מערכות פוטווולטיות בלבד; כדי להפעיל כאלה מערכות נדרשת חיבור לרשת החשמל המסודרת, או מערכת סולארית גדולה בהרבה מזו של גוף תאורה רחובית. כשאנו רואים במכרזים על מערכות מבוססות על AI, השאלה הראשונה שנשאלה היא באילו משאבי אנרגיה מתבצעת הפעילות של ה-AI, והתשובה בדרך כלל היא חיבור לרשת החשמל המסודרת.

המקומות שבהם הטכנולוגיה המבוססת על AI מסייעת באמת למערכות הפוטווולטיות

הסיפור המעניין יותר הוא הפוך: השימוש בטכנולוגיות זיהוי וחיזוי כדי לשפר את עצמו של גופי התאורה הרחובית.

חיזוי תקלות: המסלולים של זרימת הכוח ומצב הטעינה משתנים באופנים קבועים לפני שהבטריה או הפאנל נפגעים. שליט שמראה ש“הקיבולת של הבטריה ירדה ב-15% בשישה חודשים” מסייע להפוך תקלה שאמורה להתרחש באמצע הלילה להחלפה מתוכננת מראש. הפחתת אור באופן אוטומטי בהתבסס על חזאות מזג האוויר: המערכת משתמשת בחזאות המזג האוויר של מחר כדי להכין את המערכת לתנאי מזג אוויר עמוסים, ובכך מצביעה על הצורך בהפחתת אור מראש, במקום שהבעיה תתגלה רק בשעה 2 בבוקר. מעקב אחר ביצועי הפאנלים: השוואת הפרודוקטיביות האמיתית של הפאנלים לצפויות מסייעת לזיהוי בעיות כמו לכתת, צללים מעצים גדלים, או פגיעה בביצועי הפאנלים – חודשים לפני שהבטריה תחווה בעיות.

זו רק שיפור קטן, לא מהפכה משמעותית: בניסיוננו, הזמינות של המערכת עולה ב-5–15%, אך לא במידה דרמטית (לא פי שניים). אך זמינות המערכת היא בדיוק מה שהקונים העירוניים מחפשים; גוף תאורה שעובד 350 לילות בשנה טוב יותר מאחר שעובד רק 300 לילות.

האתגרים האמיתיים

שלושה בעיות מקשות עומדות בדרכו של הפיתוח המהיר שמציע התוכנה:

עלות היכולת להתקן: כל מכשיר נוסף שמותקן מחייב תא נוסף, צריכת אנרגיה נוספת, ונקודת כשל נוספת באותו עמוד שתיקונה שלה יקרה. ההנדסה פשוטה למדי; אך רשימת החומרים הנדרשים לייצור המערכת אינה כזו. אחסון עדיין המגבלה העיקרית: ייצור האנרגיה הסולרית תלוי בתנאי מזג האוויר ומתפזר בזמן. הבטריות השתפרו, אך צפיפות האנרגיה שלהן, משך חייהן וביצועיהן בתנאי מזג אוויר קר ממשיכים להגביל את הכמות שהעמוד יכול להפיק בשבוע מעונן. שליטה בעלויות: הוספת מערכות מתוחכמות מחייבת רכישת חלקים נוספים, והרכישות על ידי הרשויות המקומיות מתבצעות בהתחשבות בעלויות הכוללות של כל מרכיב במהלך כל מחזור החיים של המערכת. המערכות שמנצחות הן אלה שבהן המעקב אחר הביצועים שלהן מכסה את עלויות התקנתן (דהיינו מפחיתות את הצורך בהגעת משאיות לתיקון), ולא אלה שמכילות הכי הרבה מגדלי תפישה.

מה לא מכוסה בדף זה:

הדף עוסק בשימוש במערכות פוטווולטיות (PV) המותקנות על עמודים כמקור אנרגיה לתאורה ולמכשירים קטנים בערים חכמות. הוא אינו מכסה ארכיטקטורות של מערכות פוטווולטיות המחוברות לרשת החשמלית, אינטגרציה של מערכות טעינת רכבים חשמליים (EV), או מערכות של שילוב אנרגיה סולרית עם אחסון בקנה מסחרי – כל אלה דורשות עיצוב הנדסי וכלכלי שונה. כדי לחזות את היכולות של עמוד מסוים להכיל מערכות אלה, בצעו החישובים באמצעות כלי העיצוב שלנו כלי העיצוב שלנו, או קראו במדריך שלנו על שליטים חכמים לתאורה שליטים חכמים לתאורה כיצוב המערכות המתאים. עבור מערכות מלאות, גוף התאורה הסולרית המוכלל שלנו הסולרית המוכלל שלנו מגיע עם פרופילי רגולציה של עוצמת אור ומערכות מעקב אשר מוזכרים לעיל כחלק מהמאפיינים הסטנדרטיים של המוצר.