الأغطية الشمسية على الطرق السريعة: الطاقة النظيفة والاستدامة لمستقبل النقل

لقد حقق العالم تقدما كبيرا في البحث عن بدائل لتحقيق أقصى استفادة من الطاقات المتجددة. وفي هذا السياق، تم إطلاق مشروع طموح يسمى الثعبان الشمسي، صممه المهندس المعماري السويدي مان ثام، متجهة إلى مدينة لوس أنجلوس.

الفكرة الرئيسية وراء المشروع هي تغطية الطرق السريعة الأغطية الشمسية الكهروضوئية. ولن يقتصر الأمر على توليد كميات كبيرة من الطاقة النظيفة فحسب، بل سيتم أيضًا تحسين الجوانب المتعددة المتعلقة بالبنية التحتية للطرق. هذا النموذج له سوابق بالفعل: على سبيل المثال، يحتوي خط السكك الحديدية عالي السرعة في بلجيكا على أغطية شمسية تنفذها شركة إنفينيتي منذ يونيو 2011.

الأغطية الشمسية الكهروضوئية كحل متعدد الوظائف

بالإضافة إلى توليد الطاقة النظيفة، فإن تركيب الأسطح الشمسية يجلب معه فوائد متعددة، والتي تتجاوز مجرد إنتاج الكهرباء. مان ثاميقترح المهندس المعماري المسؤول عن المشروع نهجا متعدد الأبعاد يقدم حلولا لمختلف المشاكل الحضرية:

• تخفيض الصيانة: إن تغطية الألواح الشمسية على الطرق السريعة من شأنها أن تساعد على حماية الأسفلت من التآكل الناجم عن سوء الأحوال الجوية، وبالتالي تقليل تكاليف الصيانة.
• تحسين السلامة على الطرق: من خلال حماية المركبات من الظروف الجوية السيئة (المطر والثلج والشمس الشديدة) سيتم تقليل مخاطر وقوع الحوادث بشكل كبير.
• احتجاز ثاني أكسيد الكربون: من شأنه أن يساهم في احتجاز ثاني أكسيد الكربون المنبعث من السيارات، وهو ميزة بيئية كبيرة.

وفي الواقع، تفكر مدن أخرى في تبني مشاريع مماثلة. ومن الأمثلة البارزة على ذلك مرسيليا، حيث كان الهدف هو تغطية 26 كيلومترًا من الطرق السريعة الحضرية بمظلات كهروضوئية. ومن المتوقع أن تولد هذه البنية التحتية 130 جيجاوات ساعة سنويا، وهو ما يكفي لتوفير الطاقة لنحو 60.000 ألف شخص، أي ما يعادل 7٪ من سكان المدينة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لسكان الأحياء المحرومة الاستفادة من انخفاض أسعار الكهرباء.

مزايا إضافية للطرق السريعة الكهروضوئية

يتمتع مشروع السقف الشمسي الذي اقترحه مان ثام بمزايا أخرى ملحوظة. وفي التقرير الذي نشره أوليفييه دانييلو في عام 2016، تم تسليط الضوء على بعض النقاط الرئيسية التي تزيد من قيمة الطرق السريعة الشمسية:

• انخفاض استهلاك الوقود: تعمل الألواح الشمسية كحاجز ضد الرياح والأمطار والثلوج، مما يسمح بحركة مرور أكثر كفاءة مع مقاومة هوائية أقل.
• - التقليل من استخدام مكيفات الهواء في المركبات: بتظليل الطرق ستنخفض درجة الحرارة داخل السيارات مما يقلل من استخدام التكييف وبالتالي استهلاك الوقود.
• مرشح لأشعة الشمس المباشرة: يقلل هذا الحل أيضًا من الانزعاج الناتج عن الضوء المباشر عند الفجر والغسق، وهي الأوقات الحرجة لحوادث الطرق.

وعلى المستوى الدولي هناك مشاريع مماثلة في ألمانيا وفرنسا والصين الذين يقومون بتقييم جدوى ونجاح تغطية الطرق بالألواح الشمسية. على سبيل المثال، في ألمانيا، المشروع الكهروضوئية-الجنوب يبحث في دمج تقنيات الطاقة الشمسية في البنية التحتية للطرق، في حين الصين تستكشف الشركة خيار تصميم الطرق الكهروضوئية التي تتضمن الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية. وفي فرنسا، يغطي الطيار الذي تروج له شركة إنفينيتي أكثر من 3.000 ساعة من ضوء الشمس سنويا، ويولد طاقة نظيفة على الطرق السريعة في المناطق الحضرية.

الأثر الاقتصادي وجدوى المشروع

إحدى التحديات المتكررة عند الحديث عن هذا النوع من البنية التحتية هي تكلفة التنفيذ. فالنموذج المقترح في مرسيليا، على سبيل المثال، يتطلب استثمارا أوليا قدره 240 مليون يورو، أي أكثر من ضعف تكلفة إنشاء محطة طاقة شمسية أرضية. ومع ذلك، فإن الفوائد طويلة المدى تفوق هذه النفقات الأولية، كما يلي:

1. خلق فرص العمل: إن بناء وصيانة وإدارة هذه الأغطية الشمسية يمكن أن يولد آلاف فرص العمل طوال عمرها الإنتاجي.

2. الطاقة لصيانة الطرق: يمكن للكهرباء المولدة من هذه المشاريع تشغيل البنية التحتية للطرق (الإشارات والإضاءة) والخدمات المحلية الأخرى.

3. الربحية على المدى الطويل: تشير الدراسات إلى أن الهيكل الذي يبلغ طوله 24 كيلومترًا وعرضه 40 مترًا يمكن أن يولد 115 ميجاوات من الطاقة، وهو ما يكفي لتزويد 40.000 ألف نسمة. وهذا من شأنه أن يحول الطرق السريعة إلى مصدر إضافي للدخل.

مع تقدم التكنولوجيا وانخفاض تكاليف الألواح الشمسية، أصبحت الطرق السريعة المغطاة بالألواح الكهروضوئية قابلة للتطبيق بشكل متزايد كخيار حقيقي. في الصين، العالم لينغ ياو وقدرت أن شبكة الطرق السريعة العالمية يمكن أن تولد أكثر من 17.578 تيراواط ساعة سنويًا إذا تم تركيب الألواح الشمسية عليها، وهو ما يعادل أكثر من أربعة أضعاف إنتاج الطاقة السنوي للولايات المتحدة.

المشاريع المستقبلية مع الأغطية الشمسية

بالإضافة إلى توليد الكهرباء للاستهلاك العام، يمكن أن يذهب مستقبل الأسطح الشمسية على الطرق السريعة إلى أبعد من ذلك. على موقع الويب الخاص بك، مان ثام قام بحساب إمكانية زيادة كفاءة استخدام الطاقة من خلال دمج توربينات الرياح العمودية التي تستفيد من الرياح الناتجة عن حركة مرور المركبات. كل هذه البنية التحتية ستكون نموذجًا ممتازًا للاستدامة، ولن تساهم في تحقيق التنمية المستدامة فحسب الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ولكن أيضا إلى التخفيف من آثار تغير المناخ.

باختصار، إن إمكانية استخدام الأسطح الشمسية على الطرق السريعة هائلة. فهي لا توفر حلاً للطاقة المستدامة فحسب، بل إنها تقدم أيضًا فوائد واضحة فيما يتعلق بالسلامة على الطرق، وخفض الانبعاثات، وخلق فرص العمل. وعلى الرغم من أن التكاليف الأولية مرتفعة، إلا أن الفوائد البيئية والاقتصادية طويلة المدى تجعل هذه الأنواع من المشاريع مربحة للغاية وضرورية لمستقبل أنظف وأكثر كفاءة.