استقلالية عمود الإنارة الشمسي بالمغرب: طريقة الحساب

تُحسب استقلالية عمود الإنارة الشمسي بالمغرب على أساس شهر دجنبر، أقل الشهور تشمسا: 2,58 kWh/m²/يوم في طنجة، و2,99 في الدار البيضاء، و3,81 في ورزازات على مستوى أفقي (PVGIS-SARAH2 2005–2020، JRC). فلوحة أفقية بقدرة 100 Wp تجمع حينها ≈ 215 Wh في اليوم بالدار البيضاء و≈ 274 Wh بورزازات، بمردود نظام 0,72، لليلة شتوية مدتها 14,1 ساعة. ويختصر الحساب في ثلاثة أسطر: ما تشحنه اللوحة في دجنبر، وما تستهلكه LED بنمط التعتيم المعتمد، وكم يوما من الاحتياط تحتفظ به البطارية للأيام الغائمة.

لماذا يُصمَّم عمود الإنارة الشمسي على أساس دجنبر لا على أساس المعدل السنوي؟

لأن عمود إنارة ينطفئ في الساعة الثانية صباحا في دجنبر هو عمود معطل في نظر الجماعة أو السنديك، حتى وإن أضاء الليل كله في يوليوز. في المغرب، لا يمثل دجنبر سوى 49 إلى 64 % من المعدل اليومي السنوي حسب المدينة (2,99 مقابل 5,38 kWh/m²/يوم في الدار البيضاء)، في حين يتراوح يونيو ويوليوز بين 7,3 و8,2 kWh/m²/يوم في كل مكان. فالتصميم على أساس المعدل السنوي يعني الاعتماد على 1,6 إلى 2 مرة من الطاقة المتاحة فعليا في اللحظة التي يكون فيها الليل أطول. وتتجاوز المناطق الجنوبية 2200 kWh/m² في السنة: ولهذا يتصرف المنتج نفسه بشكل مختلف تماما بين طنجة والعيون.

كم عدد ساعات الذروة الشمسية (PSH) لكل مدينة بالمغرب في دجنبر؟

« ساعات الذروة الشمسية » (PSH, peak sun hours) هي ببساطة الإشعاع اليومي معبرا عنه بساعات مكافئة عند 1000 W/m²: 2,99 kWh/m²/يوم = 2,99 PSH. في دجنبر، يتراوح المغرب بين 2,58 PSH في طنجة و3,97 PSH في العيون على مستوى أفقي، وهو ما تراه اللوحة المسطحة لعمود إنارة شمسي متكامل. أما اللوحة المنفصلة المائلة بزاوية 32° نحو الجنوب فتغير المعادلة: 4,32 PSH في طنجة، و4,93 في الدار البيضاء، و6,37 في ورزازات، أي +62 إلى +68 % في دجنبر بنفس القدرة (العيون: 27° و+44 %). وفي المقابل، يدوم الليل الواجب إنارته 14,1 ساعة في الدار البيضاء يوم 21 دجنبر (حساب فلكي)، مقابل 9,4 إلى 10,1 ساعة يوم 21 يونيو.

الإشعاع من PVGIS-SARAH2 2005–2020 (JRC)؛ طول الليل بالحساب الفلكي.

كيف تُحوَّل Wp اللوحة إلى Wh متاحة كل ليلة؟

الصيغة التي نستعملها في كل عرض ثمن بسيطة عمدا: الطاقة اليومية (Wh) = Wp × PSH دجنبر × مردود النظام. ويجمع مردود النظام، بين 0,70 و0,75، حرارة اللوحة، والغبار، ومردود منظم MPPT، وخسائر شحن البطارية وتفريغها؛ وهو فرضية هندسية نعلنها، لا قياس. بمردود 0,72:

• الدار البيضاء، 100 Wp أفقية: 100 × 2,99 × 0,72 ≈ 215 Wh/يوم.
• ورزازات، 100 Wp أفقية: 100 × 3,81 × 0,72 ≈ 274 Wh/يوم.
• الدار البيضاء، 100 Wp بميل 32° (طقم بلوحة منفصلة): 100 × 4,93 × 0,72 ≈ 355 Wh/يوم.

هذه الواط ساعات هي ميزانية الليلة الموالية. فوحدة LED مغذاة بـ 40 W بكامل التدفق تستنفدها في 5,4 ساعة بالدار البيضاء: وهذا بالضبط ما يفسر لماذا لا يشتغل أي عمود إنارة شمسي جدي بنسبة 100 % طوال الليل في الشتاء، ولماذا يُعد نمط التعتيم جزءا من التصميم بنفس قدر Wp.

ماذا تستهلك LED فعليا: القدرة الاسمية أم القدرة المتوسطة؟

القدرة المطبوعة على البطاقة التقنية (« LED 120 W ») هي قدرة الوحدة، لا ما تستهلكه. تعرض وحداتنا 180 إلى 220 lm/W؛ فعمود إنارة مضبوط لإعطاء ≈ 6000 lm يستهلك إذن نحو 6000 ÷ 200 ≈ 30 W كهربائيا بكامل التدفق (كفاءة LED، وهي فرضية متفائلة: كفاءة المصباح ككل أقل)، وأقل بكثير في وضع الاستعداد. وما يهم للاستقلالية هو القدرة المتوسطة على مدى الليل، التي يحددها المنظم: كامل التدفق في بداية المساء، وتدفق مخفض بعد منتصف الليل، وارتفاع مجددا مع اقتراب الفجر، وكشف الحركة (PIR) على الطرق قليلة الاستعمال. نفصّل هذا الفرق بين الواط الاسمي وWp وWh في الدليل عمود إنارة شمسي « 300 W »: القدرة الاسمية مقابل الفعلية.

أي نمط تعتيم يصمد 14 ساعة من الليل في دجنبر؟

يأخذ الجدول أدناه مثال لوحة 100 Wp ووحدة LED بقدرة 40 W بكامل التدفق، على مدى ليلة الدار البيضاء البالغة 14,1 ساعة. وتقارن الحصيلة الطاقة المستهلكة في الليلة بالحصاد اليومي لشهر دجنبر.

القراءة: في الدار البيضاء، لا تصمد في دجنبر مع لوحة مسطحة 100 Wp سوى الأنماط المخفضة؛ واللوحة نفسها بميل 32° (355 Wh/يوم) تسمح بنمط « 100 % لمدة 4 ساعات، ثم 40 % ». وفي ورزازات، تصمد اللوحة المسطحة بنمط 40 % وبكل الأنماط الأخف منه. ولهذا السبب نوجه مشاريع الساحل والشمال نحو اللوحة المنفصلة المائلة، ونقبل الوحدة المتكاملة بسهولة أكبر في الجنوب والجنوب الشرقي.

كم يوما من الاحتياط توفره البطارية فعليا؟

الاحتياط هو سعة البطارية مقسومة على العجز اليومي، لا على الاستهلاك الإجمالي: فاليوم الغائم لا ينتج صفرا، والمنظم يخفض التدفق بمجرد انخفاض الجهد. الصيغة: أيام الاحتياط ≈ Wh البطارية ÷ (Wh المستهلكة في الليلة − Wh المحصودة في يوم غائم). في أعمدة الإنارة الشمسية المتكاملة لدينا، صُممت بطارية LiFePO4 بجهد 3,2 V لـ« حتى 12 ساعة في الليلة، مع احتياطي من 3 إلى 5 أيام بالنمط الافتراضي » وتُشحن في ≈ 8 ساعات من الشمس الكاملة انطلاقا من الصفر؛ وتتوقف الاستقلالية على التشمس (التصميم على أساس دجنبر) وعلى نمط التعتيم. يحمل LS-A60 بطارية 60 Ah أي 192 Wh؛ وLS-A120 بطارية 120 Ah أي 384 Wh؛ وLS-A140 بطارية 160 Ah أي 512 Wh. أما الطقم ذو اللوحة المنفصلة LS-S60 فيضم 30 إلى 50 Ah بجهد 12,8 V عند قاعدة الصاري، أي 384 إلى 640 Wh، مما يضاعف الاحتياط مرتين أو ثلاثا على المسالك القروية غير المراقبة.

الدار البيضاء أم ورزازات: المثال المرقم الكامل

لنأخذ عمود إنارة شمسيا متكاملا LS-A60 (60 Wp، 192 Wh، ≈ 6000 lm) وطقم LS-S60 بلوحة منفصلة 100 Wp بميل 32° وبطارية 12,8 V 40 Ah (512 Wh). حصاد دجنبر بمردود 0,72:

بـ≈ 30 W بكامل التدفق، يستهلك LS-A60 المضبوط على 40 % طوال الليل 12 W × 14,1 ساعة ≈ 169 Wh: في ورزازات، حصيلة دجنبر متوازنة (165 Wh محصودة)؛ وفي الدار البيضاء، لا يكاد نمط PIR (≈ 133 Wh) يبلغ التوازن مع 129 Wh المحصودة؛ أما LS-S60 المائل المضبوط على التدفق نفسه (≈ 30 W بكامل التدفق) فيصمد بنمط « 100 % لمدة 4 ساعات، ثم 40 % » (≈ 241 Wh) بهامش يفوق 40 %. وفي يوليوز، تكون التركيبتان محدودتين بالبطارية لا بالشمس: فالليل لا يدوم سوى 9,4 إلى 10,1 ساعة.

ماذا يشترط المعيار NM 06.8.001 بخصوص الاستقلالية؟

يحدد مشروع المعيار المغربي NM 06.8.001 (البحث العمومي EP 52/2024، IMANOR) شرط اختبار واضحا: 16 ساعة من التشغيل المتواصل عند ما لا يقل عن 40 % من التدفق الضوئي، في 25 °C، مع بطارية ومنظم بعمر خدمة لا يقل عن 5 سنوات. كما يفرض منظما بتعتيم من 0 إلى 100 %، وساعة فلكية، وتعتيما تلقائيا حسب طول الليل المحسوب والطاقة المتبقية في البطارية: وهذا السلوك « المتكيف مع الطقس » هو ما يجعل حصائل دجنبر لدينا قابلة للتحقيق عمليا. أرقام البنود المذكورة مأخوذة من مشروع شتنبر 2024؛ أما النص المصادق عليه فيُقتنى من IMANOR. نقطة أخيرة كثيرا ما تُنسى: درجة الحرارة. في يناير، يبلغ متوسط حرارة الهواء 12,2 °C في الدار البيضاء و7,9 °C في ورزازات (ERA5 2005–2020، PVGIS)؛ واللوحة الباردة تنتج أفضل قليلا مما في الصيف، وهذا الأثر مدرج أصلا في مردود 0,72.

ما يجب تذكره

• صمموا على أساس دجنبر: 2,58 إلى 3,97 kWh/m²/يوم حسب المدينة، أي 49 إلى 64 % من المعدل السنوي، لليلة من 13,6 إلى 14,3 ساعة.
• الطاقة اليومية = Wp × PSH × 0,70–0,75؛ 100 Wp أفقية تعطي ≈ 215 Wh/يوم في الدار البيضاء و≈ 274 Wh/يوم في ورزازات.
• نمط التعتيم معيار من معايير التصميم: عند 100 % طوال الليل، لا تصمد أي لوحة معقولة في الشتاء.
• اللوحة المنفصلة بميل 32° تحصد +62 إلى +68 % في دجنبر: الخيار الصحيح للساحل والشمال.
• احتياط 3 إلى 5 أيام يُحسب على أساس العجز اليومي بالنمط الافتراضي، لا على الاستهلاك الإجمالي أبدا.
• يختبر المعيار NM 06.8.001 16 ساعة عند ≥ 40 % من التدفق في 25 °C ويشترط التعتيم المتكيف مع الطقس: اطلبوا هذا السلوك في دفاتر الشروط الخاصة بكم.

المصادر

• PVGIS 5.2، قاعدة SARAH2، الفترة 2005–2020، JRC (المفوضية الأوروبية): re.jrc.ec.europa.eu/api/v5_2/MRcalc
• IMANOR، بطاقة الكتالوج NM 06.8.001: imanor.gov.ma/Norme/nm-06-8-001/ ومشروع EP 52/2024: PDF
• IMANOR، الدليل الخاص بتطبيق المعايير في الصفقات العمومية، فبراير 2026: PDF
• ويكيبيديا، « الطاقة الشمسية في المغرب »: fr.wikipedia.org