تشير تقرير شركة GreenTech لعام 2023 إلى أن المناطق العامة تشهد تركيب شاشات تعمل بالطاقة الشمسية وتعتمد على تقنية LED بنسبة أكثر بحوالي 23% سنويًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن هذه الشاشات تستهلك طاقة أقل بنسبة 40% مقارنة بالشاشات العادية. يمكن للأجيال الحديثة من أنظمة العرض هذه أن تصل إلى مستويات سطوع تتراوح بين 1500 و2500 نيت، وتظل مرئية طوال اليوم حتى عند التعرض المطول لأشعة الشمس القوية. خذ على سبيل المثال التجربة التي أُجريت مؤخرًا في محطات مترو باريس، حيث تم تخفيض استهلاك الكهرباء من الشبكة الرئيسية بنحو الثلثين. وقد تحقق هذا الأداء المتميز من خلال دمج تقنية LED التكيفية الخاصة مع ألواح شمسية أحادية البلورة عالية الكفاءة. وتُظهر هذه التجربة الواقعية مدى عملية توسيع نطاق استخدام مثل هذه الأنظمة المدمجة من شاشات LED والطاقة الشمسية في مختلف أنحاء مدننا الذكية المتنامية.
يحقق المشغلون وفورات تتراوح بين 55٪ و70٪ في تكاليف الطاقة خلال 12 شهرًا من خلال اعتماد أنظمة الأكشاك الهجينة التي تجمع بين الطاقة الشمسية والليد. وتأتي مكاسب الكفاءة الرئيسية من:
أظهر مشروع برشلونة للمدينة الذكية وفورات بلغت 8.2 ألف دولار/سنة لكل وحدة إعلانية تعمل بالطاقة الشمسية والليد من نوع TOTEM من خلال التخلص من الاعتماد على الشبكة الكهربائية.
وفقًا لتقرير Solar Signage لعام 2024، فإن الانتقال إلى شاشات العرض LED الشمسية يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنحو 4.8 طن متري سنويًا لكل وحدة مثبتة مقارنةً بإشارات التيار المتردد التقليدية. كما أن الإصدارات الأحدث مثيرة للإعجاب أيضًا، حيث تُصنع في معظمها من مواد يمكن إعادة تدويرها بنسبة تصل إلى 87٪، وعادةً ما تدوم نحو عشر سنوات قبل الحاجة إلى استبدالها. بل هناك ما يُعرف بأنظمة استرداد الطاقة التي تُحدث فرقًا إضافيًا. فعندما تعمل عدة ألواح شمسية معًا كجزء من مجموعة، فإن أي كهرباء إضافية يتم توليدها خلال ساعات ذروة أشعة الشمس تساعد فعليًا في تقليل كمية الكهرباء التي تحتاجها المباني المجاورة الأخرى من الشبكة بنسبة تقارب 15٪. وهذا النوع من الكفاءة يتراكم حقًا بمرور الوقت.
تتطلب شاشات العرض LED العاملة بالطاقة الشمسية سطوع 7,000 نيت فأكثر للبقاء مقروءًا تحت أشعة الشمس المباشرة، حيث تعاني المستويات الأقل من الوهج والبهتان. تحافظ الطلاءات المضادة للانعكاس ونسب التباين الديناميكية على الوضوح دون التضحية بالكفاءة في استهلاك الطاقة. وللتوضيح، فإن الشاشات التجارية الداخلية تعمل عند مستوى 1,500–3,000 نِت – وهو ما يُعد غير كافٍ للبيئات الخارجية.
يجب أن تتميز الشاشات الخارجية LED بـ وحدات حماية ذات تصنيف IP65 للحماية من الغبار ورذاذ المياه عالي الضغط. وتمنع مواد الألومنيوم المقاومة للتآكل البحري والمكونات البولي كربونات التآكل في المناطق الساحلية أو الرطبة. ويضمن الإدارة الحرارية المتكاملة أداءً مستقرًا في درجات حرارة تتراوح بين -30°م إلى 50°م (دراسة NREL 2023)، ويمنع الإغلاق أثناء ارتفاع درجات الحرارة الشديد.
تستمر بطاريات LiFePO4 حوالي 6000 دورة شحن، وهي أفضل بحوالي مرتين إلى ثلاث مرات من البطاريات الرصاصية التقليدية. ويمكنها تشغيل شاشات العرض LED لأكثر من 72 ساعة عند التشغيل باستخدام الطاقة الشمسية المخزنة. وعند دمجها معًا، توفر مجموعة الألواح الشمسية بقدرة 300 واط ونظام تخزين بطارية بسعة 2.4 كيلوواط في الساعة حوالي 10 ساعات من التشغيل اليومي عند سطوع 400 نِت. تأتي هذه الأرقام من بيانات صناعية جمعتها رابطة صناعات الطاقة الشمسية حول كمية الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية فعليًا في الظروف الواقعية.
تحسّن منصات إدارة المحتوى المستندة إلى السحابة السطوع عبر مستشعرات الإضاءة المحيطة، مما يقلل استهلاك الطاقة بنسبة 40٪ (وزارة الطاقة الأمريكية 2022). وتتيح الشبكات متعددة المستأجرين تحديثات البرامج الثابتة بشكل متزامن عبر أكثر من 500 شاشة TOTEM، في حين تمكن التكاملات عبر واجهة برمجة التطبيقات (API) مع شبكات المدن الذكية من نقل الأحمال خلال أوقات الذروة في الطلب.
يجمع النظام بين لوحات LED ذات تصنيف 2,500 نِت مع خلايا شمسية أحادية البلورة عالية الكفاءة التي تحدثنا عنها، والتي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء بكفاءة تبلغ حوالي 22%. تظل هذه اللوحات مرئية بوضوح حتى تحت أشعة الشمس المباشرة. وأظهرت الاختبارات على التركيبات الفعلية أن هذه المصفوفات المدمجة قلّصت استهلاك الطاقة من الشبكة العامة بنسبة تقارب 40%، وهي نتيجة مثيرة للإعجاب إن سألتني. وهناك أمر آخر يستحق الذكر هنا – فالتصميم يشمل ميزات ممتازة لإدارة الحرارة تحافظ على التشغيل السلس حتى عند وصول درجات الحرارة إلى نحو 50 درجة مئوية. لقد قامت إحدى الوكالات في أوروبا باستخدام هذه التكنولوجيا في جداول مواعيد القطارات، وتبين لهم أنه خلال ساعات النهار، لم تعد الشاشات بحاجة تقريبًا إلى أي طاقة احتياطية. وأشارت تقاريرهم إلى تحقيق ما يقارب 98% من الاستقلالية في التشغيل باستخدام الضوء الطبيعي وحده.
تتيح الألواح المعيارية بمقاس 2×2 قدم مع توصيل متشابك خالٍ من الأدوات تركيبات قابلة للتوسيع تتراوح بين 32 و320 قدمًا مربعًا. تستهلك كل وحدة 80 واط عند أقصى سطوع، وتشترك في الطاقة الشمسية الزائدة عبر الشبكة. ويقل وقت النشر بنسبة 60٪ مقارنةً بالحلول المخصصة، ويمكن استبدال الوحدات النمطية في أقل من 10 دقائق – وهي مثالية لممرات المدن الذكية على نطاق واسع.
تم تصنيع هذا الشاشة باستخدام زجاج مُعالَج بسماكة 6 مم مع طبقة مضادة للانعكاس، وكلها مثبتة داخل غلاف يتميّز بتصنيف IK10 من حيث مقاومة الصدمات. يمكن للوحدة أن تتحمل صدمات قوية جدًا، ما يعادل سقوط جسم وزنه 5 كجم من ارتفاع 40 سم. مما يجعلها أقوى بثلاث مرات مقارنة بالطرازات العادية من نوع IP65 المتوفرة في السوق اليوم. وعند محاولة التلاعب بالجهاز، فإن الأقفال الكهرومغناطيسية تنطلق فورًا مما يجعل الشاشة تعتم. كما تحتوي أيضًا على مستشعرات جسيمية مدمجة تزيد التبريد تلقائيًا عندما ترتفع مستويات التلوث في مناطق معينة. وقد شهدت الشركات التي قامت بتركيب حوالي 150 شاشة من هذا النوع في منطقة شينجوكو في طوكيو انخفاضًا كبيرًا في نفقات الصيانة، بلغ حوالي 73٪ مقارنة بالعام السابق وفقًا للتقارير.
تحلل الشبكات العصبية تنبؤات الطقس وأنماط حركة المرور ومستويات البطارية لضبط السطوع ديناميكيًا بين 800 و2200 نيت، مع ضمان تشغيل لمدة 16 ساعة. خلال تجربة صيفية في مدريد، قلّل النظام من الهدر في الطاقة بنسبة 31٪ مقارنة بجداول التعتيم الثابتة، وزيادة التفاعل أثناء العواصف الماطرة من خلال تعزيز الرسائل عندما ارتفع السلوك المتعلق بالبحث عن الملاجئ بنسبة 22٪.
يجمع النظام بين مجموعة ألواح شمسية بقدرة 600 واط واتصال احتياطي بالشبكة، وهو ما يعمل بشكل جيد حتى في الأماكن التي لا تتوفر على قدر كبير من أشعة الشمس. عندما تسود الظروف الجوية الجيدة، يُستمد نحو سبعين بالمئة من الطاقة من الطاقة الشمسية وحدها. كما يواصل العرض تحقيق مستويات السطوع المثيرة للإعجاب هذه البالغة 1900 نِت، مع استهلاك أقل بنسبة خمسة وثلاثين بالمئة من الطاقة الإضافية مقارنةً بما تحتاجه معظم الأنظمة الهجينة. إن التكلفة الأولية أقل بنسبة أربعين بالمئة مقارنةً بالبدائل المتطورة الموجودة في السوق. لقد لاحظنا عائدات هذا الاستثمار خلال ست سنوات عبر لوحات الشوارع والشاشات المعلوماتية المنتشرة في شبكة المساحات العامة لمدينة ساو باولو.
قامت مدينة برشلونة بنشر حوالي 72 شاشة ليد تعمل بالطاقة الشمسية في مراكز النقل والأماكن الشهيرة كجزء من مشروعها الخاص بالمدينة الذكية. تجمع هذه الشاشات من نوع TOTEM بين ألواح شمسية فعالة بتقنية أحادية البلورة وتُدار عبر السحابة الإلكترونية. وتقع معظمها في الأماكن التي يجتمع فيها الناس بشكل طبيعي، مثل ساحة بلاسا كاتالونيا أو على طول شارع دياغونال المزدحم. ما الذي يجعل هذه الشاشات مفيدة؟ إنها تعرض أوقات الحافلات والمترو الحية، والفعاليات القادمة القريبة من الموقع، بالإضافة إلى مساعدة الأشخاص في التنقل داخل المدينة عند ضياعهم. وبعضها يتضمن خرائط تعرض المهرجانات المحلية أو الحفلات الموسيقية الجارية في عطلة نهاية الأسبوع تلك.
| المتر | قبل التركيب | بعد التركيب | التحسين |
|---|---|---|---|
| التكاليف السنوية للطاقة | €86,400 | €54,300 | 37% |
| انبعاثات ثاني أكسيد الكربون | 28.1 طنًا | 9.7 أطنان | 65.5% |
| أعطال العرض/شهريًا | 4.2 | 0.8 | 81% |
تُظهر إحصائيات الاستخدام الشهرية حوالي 4.7 مليون تفاعل عبر الشبكة، بينما ذكر ما يقرب من 7 من كل 10 من السكان الذين تم استطلاع آرائهم أن هذه اللوحات TOTEM مفيدة جدًا في التنقّل اليومي. وقد دفعت المنظومة عن نفسها بالفعل خلال ثلاث سنوات فقط بقليل، وذلك بسبب انخفاض عدد الزوار لمراكز المعلومات السياحية (بنسبة تناقص بلغت تقريبًا 19٪)، إضافة إلى توفير ما يقارب 290 ألف سنويًا على الكتيبات والخرائط المطبوعة. ويواصل المصنعون الكبار الإشارة إلى هذا المشروع كدليل حقيقي على أن تقنية لوحات العرض LED العاملة بالطاقة الشمسية تعمل بشكل جيد حتى في البيئات الحضرية حيث تكون المساحة وخيارات الطاقة محدودة.
تستخدم أنظمة الإدارة الذكية للطاقة الآن خوارزميات تنبؤية للحفاظ على وقت تشغيل بنسبة 98% خلال فترات الغيوم المتعددة الأيام، من خلال ضبط السطوع إلى 700 نيت (من 1500 نيت)، مما يقلل استهلاك الطاقة بنسبة 40% مع الحفاظ على قابلية القراءة. وتُحسّن هذه الأنظمة استخدام الطاقة بناءً على احتياطيات الطاقة الفعلية والظروف المتوقعة.
تدمج شاشات العرض الشمسية-LED الرائدة طبقات سطحية مضادة للكهرباء الساكنة وطاردة للماء، مما يقلل تكاليف الصيانة السنوية بمقدار 12 دولارًا/م² (تقرير صيانة شاشات العرض الخارجية 2023). وتظهر أنظمة تنظيف مدعومة بالروبوتات، حيث تحتفظ النماذج الأولية في مناخات الصحاري بنسبة 90% من السطوع على مدى 18 شهرًا.
في مدن مثل أوسلو وريكيافيك، تحقق شاشات العرض الشمسية-الصمام الثنائي الباعث للضوء كفاءةً بنسبة 76٪ في الشتاء من خلال الاستفادة من الانعكاس الضوئي للثلوج وزاوية الألواح البالغة 180°. ومع ذلك، فإن احتياجاتها لتخزين الطاقة أكبر بـ 3.2 مرة مقارنة بالتركيبات القريبة من خط الاستواء. تساعد أنظمة الإدارة الحرارية الجديدة القائمة على التغير الطوري في تقليل تكرار استبدال البطاريات بنسبة 50٪ في المناطق الشمالية (مجلة نورديك سولار تك 2024).
وصلت الخلايا الشمسية البيروفسكايت الآن إلى كفاءة تحويل تبلغ 29.8٪، أي بزيادة قدرها 63٪ منذ عام 2021، مما يتيح التشغيل المستمر على مدار 24 ساعة طوال اليوم مع مجرد 4 ساعات من أشعة الشمس يوميًا. وعند دمجها مع شاشات العرض LED، توفر أداءً موثوقًا به في الممرات الحضرية الغائمة مثل لندن وسياتل.
تُمكّن شاشات LED الشمسية من الجيل التالي تحديث المحتوى في الوقت الفعلي عبر اتصالات LPWAN، باستهلاك لا يتجاوز 8 واط أثناء الإرسال. تُظهر البرامج التجريبية زيادةً بنسبة 38٪ في معدل التفاعل عندما يتم دمج الإعلانات السياقية مع أجهزة استشعار بيئية تراقب جودة الهواء ومستويات الضوضاء.
من المتوقع أن يصل سوق الشاشات الشمسية العالمية بنظام LED إلى 12.3 مليار دولار بحلول عام 2028، مدفوعًا بمعدل نمو سنوي مركب قدره 16.4٪ في عمليات نشر المدن الذكية (أبحاث السوق الموحدة 2024). وتشمل الابتكارات الناشئة الزجاج الكهروضوئي الشفاف للشاشات المدمجة في النوافذ، بالإضافة إلى وصلات لحام ذاتية الإصلاح التي تمدد عمر المنتج إلى 15 سنة أو أكثر.
أخبار ساخنة
EN
