مواقف السيارات الشمسية: مواقف السيارات الشمسية ومرافق مواقف السيارات الشمسية - الطريقة المستدامة لاستخدام الخلايا الكهروضوئية على أسطح الأسفلت

تنتشر أسطح الأسفلت على نطاق واسع في العديد من المدن، وتوفر مساحةً كافيةً لتركيب مظلات السيارات الشمسية ومرافق ركن السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية. يُعد هذا النوع من الخلايا الكهروضوئية مستدامًا للغاية، إذ يُركّب على الأسطح القائمة دون الحاجة إلى أراضٍ جديدة. في الوقت نفسه، يُسهم التظليل الذي توفره الألواح الشمسية في الحد من ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية، حيث تُعدّ الشوارع شديدة الحرارة من أكبر المشكلات المناخية في المناطق الحضرية. علاوةً على ذلك، تُساعد مظلات السيارات الشمسية ومرافق ركن السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية في تقليل الأثر البيئي من خلال توليد الكهرباء الخالية من الانبعاثات.

تُعدّ مشكلة الجزر الحرارية الحضرية مشكلةً كبيرةً وخطيرة، ومع ذلك، يجهل معظم الناس كيفية التعامل معها. ويُشكّل التخطيط الحضري عاملاً أساسياً في مكافحة ارتفاع درجة حرارة البيئات الحضرية. ووفقاً لعالم المناخ الدكتور إيبي كريبتون، فإنّ "79% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية تُعزى بشكل مباشر أو غير مباشر إلى الأنشطة الحضرية". تُبيّن هذه النسبة العالية من المسؤولية عن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الضغط الهائل الذي تُعاني منه مدننا مع ازدياد الكثافة السكانية. وللأسف، يميل العديد من المهندسين المعماريين ومخططي المدن المعاصرين إلى اعتبار الحرارة عنصراً لا مفرّ منه في تصاميمهم. ولكن يبقى الأمل قائماً، فإذا تبنّينا وطبّقنا حلولاً معماريةً مُتكيّفةً مع المناخ، يُمكننا الحدّ من ظاهرة الاحتباس الحراري إلى ما بين 1.5 و2 درجة مئوية.

المزيد عنها هنا:

• المدينة الخضراء الذكية: بنية تحتية خضراء وإمدادات كهرباء خالية من الانبعاثات

المدينة الذكية: البنية التحتية الخضراء وإمدادات الطاقة – الصورة: Xpert.Digital / studiostoks|Shutterstock.com

دراسة أجرتها شركة ديلوريان باور في سويسرا أن سلوك الموظفين في ركن سياراتهم يتناسب بشكل مثالي مع كمية الطاقة الشمسية المولدة. إذ يمكن قطع المسافة اليومية للسيارة الكهربائية في جميع الأحوال الجوية تقريبًا، ويمكن تغذية الشبكة الكهربائية بأي فائض من الطاقة. ويتطابق توليد الطاقة الشمسية السنوي في موقف السيارات مع احتياجات السيارة من الطاقة. وتُعد مواقف السيارات الشمسية من أكثر قطاعات البنية التحتية واعدةً في توليد الكهرباء. ففي سويسرا، يتوفر ما يقارب موقفين لكل سيارة مسجلة. وفي المناطق المناسبة، يمكن لهذا أن يولد أكثر من 10 تيراواط/ساعة من الطاقة الشمسية سنويًا (15% من استهلاك الكهرباء الحالي). وذكر مؤلفو الدراسة: "من المثير للدهشة قلة عدد المحطات التجريبية". علاوة على ذلك، يحمي هذا النوع من الأسقف السيارة من العوامل الجوية ويقلل من تراكم الحرارة في فصل الصيف.

بحسب تحليل أجراه المكتب الفيدرالي للإحصاء، تمتلك سويسرا ما لا يقل عن 5 ملايين موقف سيارات فوق الأرض (على مساحة 6400 هكتار) تضم حوالي 4.7 مليون سيارة ركاب مسجلة. وقد تم تسجيل هذه المواقف باستخدام طريقة رقمية تحدد فقط المساحات المجاورة الأكبر حجماً، وليس مواقف السيارات الفردية. وبناءً على ذلك، يقدر خبراء المرور أن عدد مواقف السيارات يتراوح بين 8 و10 ملايين موقف، أي ما يعادل موقفين لكل سيارة تقريباً.

بحسب دراسة أخرى بعنوان "توليد الطاقة الشمسية لمنشآت البنية التحتية ومناطق التحويل"، فإن مواقف السيارات المكشوفة أو فوق الأرض تتمتع بأكبر إمكانات لتوليد الطاقة الكهروضوئية مقارنةً بجميع مناطق البنية التحتية الأخرى. إذ يمكن لهذه المناطق أن تُنتج ما يصل إلى 10 تيراواط/ساعة من الكهرباء الكهروضوئية سنويًا. وبذلك يصل إجمالي إنتاج الكهرباء في سويسرا إلى 65.5 تيراواط/ساعة.

تبلغ مساحة موقف السيارات في المتوسط ​​12.5 مترًا مربعًا (2.5 متر × 5 أمتار). وهذه هي المساحة التي يجب أن يغطيها السقف الشمسي. يعتمد إنتاج الطاقة من نظام الخلايا الكهروضوئية على عوامل عديدة، منها الإشعاع الشمسي، وكفاءة المكونات، واتجاه الألواح. في ثورغاو، يمكن توليد ما يقارب 1000 كيلوواط ساعة من الكهرباء سنويًا باستخدام 1 كيلوواط من سعة الخلايا الكهروضوئية المركبة (1000 كيلوواط ساعة لكل 1 كيلوواط ذروة).

بحسب نوع الألواح الكهروضوئية المستخدمة، يتطلب كل كيلوواط ذروة مساحة تركيب تتراوح بين 4 و8 أمتار مربعة. تفترض هذه الدراسة مساحة 5 أمتار مربعة لكل كيلوواط ذروة. لذا، يمكن تركيب نظام طاقة شمسية بقدرة 2.5 كيلوواط ذروة في موقف سيارات بمساحة 12.5 متر مربع، لتوليد 2500 كيلوواط ساعة من الطاقة الشمسية سنويًا. يبلغ متوسط ​​استهلاك الأسرة السويسرية حوالي 4500 كيلوواط ساعة سنويًا (باستثناء التدفئة والتهوية وشحن السيارات الكهربائية).

يتميز التصميم المعياري لنظام مواقف السيارات بميزة، حيث يسمح بتكييف السقف مع أي مساحة وقوف سيارات تقريبًا، مما يضمن الاستخدام الجيد المستمر لمنطقة وقوف السيارات ويضمن إمكانية التوسع.

تسمح الألواح ثنائية الوجه بزيادة نفاذية الضوء عبر موقف السيارات، مما يُضفي مظهرًا جذابًا ويؤدي إلى زيادة إنتاج الطاقة الشمسية، حيث تستفيد هذه الألواح الكهروضوئية من الضوء الداخل من الأسفل، وبالتالي تُنتج طاقة إضافية بنسبة تتراوح بين 10 و20%. حاليًا، لا تُستخدم تقنية الألواح ثنائية الوجه على نطاق واسع نظرًا لعدم ضمان جدواها الاقتصادية بسبب ارتفاع أسعار الألواح. مع ذلك، من المتوقع أن تنتشر هذه التقنية على نطاق أوسع في السنوات القادمة.

في نظامنا المعياري والقابل للتطوير لمواقف السيارات الشمسية 4+2+، والذي يستخدم وحدات شبه شفافة وثنائية الوجه، تنطبق هذه النقاط وتُعد بالفعل بديلاً إضافياً تنافسياً من حيث السعر :

خيارات أسطح الطاقة الشمسية المخصصة للسيارات - الصورة: Xpert.Digital

المزيد عنها هنا:

• حقائق وأرقام: موقف سيارات مزود بألواح شمسية، موقف سيارات بسقف شمسي، مقارنة بين خيارات التسقيف، وموقف سيارات نموذجي مع إنتاجية الكهرباء

بلا حدود: نظام مواقف سيارات يعمل بالطاقة الشمسية معياري وقابل للتطوير للسيارات والشاحنات

بلا حدود: نظام مواقف سيارات يعمل بالطاقة الشمسية معياري وقابل للتطوير للسيارات والشاحنات

المواصفات الفنية: نظام مظلة سيارات يعمل بالطاقة الشمسية، معياري وقابل للتطوير، للسيارات والشاحنات

المواصفات الفنية: نظام مظلة سيارات يعمل بالطاقة الشمسية، معياري وقابل للتطوير، للسيارات والشاحنات

المزايا باختصار:

• تصميم مرن ووحدات قابلة للتطوير
• ارتفاع الخلوص للسيارات من 2.66 متر (قابل للتمديد إلى 4.5 متر أو أكثر للشاحنات)
• تتسع مواقف السيارات لسيارات يصل عمقها إلى 6.1 متر، بينما يصل عمق الموقف المقابل إلى 12.5 متر.
  ويعتمد العمق على أبعاد الألواح الشمسية المستخدمة.
• تم تصميم نظام موقف السيارات الشمسي بشكل مثالي للوحدات الشمسية شبه الشفافة بنسبة
  نفاذية ضوئية 12٪ / 40٪ (!) - وهو معتمد للتركيب العلوي.
• متوفر اختيارياً بإضاءة LED قوية، قابلة للتعتيم والتحكم بالحركة
• مناسب أيضًا لمواقف السيارات ذات الوضع المائل
• لا توجد تكاليف خفية فيما يتعلق بالأساسات.
  استخدام أساسات نقطية (الخيار الأكثر اقتصادية، لا يتطلب حفرًا واسعًا لألواح الخرسانة وما إلى ذلك لتحقيق الاستقرار الهيكلي) أو التركيب باستخدام ألواح القاعدة، وذلك حسب ظروف التربة/الأسفلت الموجودة.

مصادر إضافية:

• عامل تكلفة الأساس الأرضي لمواقف السيارات الشمسية
• مواقف سيارات مظللة تعمل بالطاقة الشمسية حيث لم يعد المعيار القياسي مناسبًا – الحل الأمثل لكل تحدٍّ مع أسطح شمسية لمواقف السيارات المفتوحة
• أنظمة مواقف السيارات الشمسية: أيها الخيار الأفضل و/أو الأكثر فعالية من حيث التكلفة؟
• استراتيجية مواقف السيارات الشمسية لأماكن وقوف السيارات المفتوحة
• نظام مواقف السيارات الشمسية المعياري لجميع التطبيقات والظروف

أنظمة مواقف السيارات الشمسية للشاحنات

نظراً لأن تقنية الأعمدة 4+2+ توفر الحل الأكثر مرونة (من الناحية الفنية ومن حيث السعر) لنظام تسقيف مواقف السيارات، فإنه يمكن أيضاً توسيعها وتطبيقها بسهولة على المركبات الأكبر حجماً مثل الشاحنات مع إجراء التعديلات المناسبة.

يُعدّ ارتفاع درجة حرارة المدن مشكلة عالمية متزايدة. ففي السنوات الأخيرة، ارتفعت درجة الحرارة في المناطق الحضرية حول العالم بمعدل يتراوح بين 0.5 و1 درجة مئوية. ويعود هذا الارتفاع بشكل رئيسي إلى امتصاص الأسفلت والأسطح الداكنة الأخرى لأشعة الشمس.

يتفق العلماء على أن ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية هذه هي نتيجة للاحتباس الحراري. ومع ذلك، يمكن أن تتأثر الفروقات في درجات الحرارة بين المناطق الحضرية والريفية بعوامل أخرى مثل الغطاء النباتي والرياح وتصميم المباني.

يبرز هذا التأثير بشكل خاص في المدن الكبيرة، حيث يقطن معظم السكان وتكثر السيارات. تُثير السيارات الحرارة وترفعها إلى الهواء، ثم تنعكس عن المباني الشاهقة وتُحتبس في شوارعها الضيقة.

وبالتالي فإن مشكلة ارتفاع درجة الحرارة في المدن ذات شقين: أولاً، الامتصاص المباشر لأشعة الشمس بواسطة الأسفلت والأسطح الداكنة الأخرى، وثانياً، إثارة الحرارة بواسطة حركة المرور.

يُعدّ تركيب مواقف السيارات الشمسية ومرافق ركن السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية أحد الحلول الممكنة لمشكلة ارتفاع درجة حرارة المدن. إذ تُسهم هذه الأنظمة في الحدّ من امتصاص أشعة الشمس وانبعاث الحرارة.

مواقف السيارات الشمسية عبارة عن مساحات مغطاة مجهزة بألواح كهروضوئية. تقوم هذه الألواح بتحويل ضوء الشمس الساقط إلى طاقة كهربائية. وفي الوقت نفسه، يتم تبديد حرارة الشمس ومنع انتقالها إلى المنطقة المحيطة، مما قد يخفض درجة الحرارة تحت الموقف بما يصل إلى 10 درجات مئوية.

لذا، يُعدّ تركيب مواقف السيارات المظللة والمزودة بمظلات شمسية وسيلة فعّالة للحدّ من ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية. ولا تقتصر فوائد هذه الأنظمة على حلّ مشكلة ارتفاع درجة الحرارة فحسب، بل يمكن استخدامها أيضاً لتوليد الطاقة المتجددة.

المزيد عنها هنا:

• تأثير التوسع الحضري: الجزر الحرارية الحضرية - الوقاية منها من خلال تركيب أسطح شمسية مع توليد متزامن للكهرباء

تُعرف الجزر الحرارية الحضرية بأنها مناطق حضرية أو متروبولية تتميز بارتفاع درجة حرارتها بشكل ملحوظ مقارنةً بالمناطق الريفية المحيطة بها نتيجةً للنشاط البشري. وعادةً ما يكون فرق درجة الحرارة أكبر ليلاً منه نهاراً، ويكون أكثر وضوحاً عند ضعف الرياح. وتبرز هذه الظاهرة بشكل خاص في فصلي الصيف والشتاء. ويكمن السبب الرئيسي لظاهرة الجزر الحرارية الحضرية في التغيرات التي تطرأ على سطح الأرض. وقد أظهرت إحدى الدراسات أن الجزر الحرارية تتأثر بقربها من أنواع مختلفة من الغطاء الأرضي، حيث يؤدي قربها من الأراضي القاحلة إلى ارتفاع درجة حرارة التربة الحضرية، بينما يؤدي قربها من الغطاء النباتي إلى تبريدها. وتُعد الحرارة المهدرة الناتجة عن استخدام الطاقة عاملاً آخر. فمع نمو المراكز السكانية، تزداد مساحتها، ويرتفع متوسط ​​درجة حرارتها. ويُستخدم مصطلح "الجزيرة الحرارية" أيضاً للإشارة إلى أي منطقة ترتفع درجة حرارتها نسبياً عن المناطق المحيطة بها، ولكنه يشير عموماً إلى المناطق المتأثرة بالنشاط البشري.

يكون معدل هطول الأمطار الشهري أعلى في المناطق الواقعة في ظل المدن، ويعود ذلك جزئياً إلى ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية. وتؤدي الحرارة المتزايدة في المراكز الحضرية إلى إطالة مواسم النمو وتقليل حدوث الأعاصير الضعيفة. وتؤدي هذه الظاهرة أيضاً إلى تدهور جودة الهواء من خلال زيادة إنتاج الملوثات مثل الأوزون، كما أنها تُلحق الضرر بجودة المياه نتيجة تدفق المياه الدافئة إلى أنهار المنطقة، مما يُشكل ضغطاً على أنظمتها البيئية.

لا تُظهر جميع المدن ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية بشكلٍ واضح، وتعتمد خصائصها بشكلٍ كبير على المناخ السائد في المنطقة التي تقع فيها المدينة. ويمكن التخفيف من هذه الظاهرة من خلال الأسطح الخضراء، والتبريد الإشعاعي السلبي خلال النهار، واستخدام الأسطح ذات الألوان الفاتحة في المناطق الحضرية، والتي تعكس المزيد من ضوء الشمس وتمتص حرارة أقل. وقد أدى التوسع الحضري إلى تفاقم آثار تغير المناخ في المدن.

دُرست هذه الظاهرة ووُصفت لأول مرة على يد لوك هوارد في العقد الثاني من القرن التاسع عشر، مع أنه لم يكن هو من أطلق عليها هذا الاسم. واستمرت الأبحاث حول الغلاف الجوي الحضري حتى القرن التاسع عشر. وبين عشرينيات وأربعينيات القرن العشرين، سعى باحثون في أوروبا والمكسيك والهند واليابان والولايات المتحدة، ضمن مجالات علم المناخ المحلي أو الأرصاد الجوية الدقيقة الناشئة آنذاك، إلى إيجاد طرق جديدة لفهم هذه الظاهرة. وفي عام ١٩٢٩، استخدم ألبرت بيبلر مصطلح "الجزيرة الحرارية الحضرية"، والذي يُعد أول مثال معروف على هذه الظاهرة. وبين عامي ١٩٩٠ و٢٠٠٠، نُشر ما يقارب ٣٠ دراسة سنويًا؛ وبحلول عام ٢٠١٠، ارتفع هذا العدد إلى ١٠٠ دراسة، وبحلول عام ٢٠١٥، تجاوز ٣٠٠ دراسة.

المزيد عنها هنا:

• تأثير التوسع الحضري: الجزر الحرارية الحضرية - الوقاية منها من خلال تركيب أسطح شمسية مع توليد متزامن للكهرباء