الشمس فوق المدينة: كيف تُسهم البرجولات الشمسية ومواقف السيارات الشمسية في التغلب على التحول الطاقي الحضري

إن التحول في مجال الطاقة يتخذ وجهاً جديداً – فوق رؤوسنا مباشرة

الخلايا الشمسية الشفافة: هذه التقنية المبتكرة تُغير مراكز مدننا

بينما أصبحت تركيبات الطاقة الشمسية على أسطح المنازل والحدائق الشمسية الشاسعة في المساحات المفتوحة شائعة منذ زمن، يبرز الآن أمام مخططي المدن والطاقة إمكانات هائلة لم تكن مستغلة من قبل، ألا وهي: مواقف السيارات، ومناطق المشاة، والساحات العامة. فبفضل وحدات الطاقة الشمسية المبتكرة شبه الشفافة، تتحول هذه الأسطح المغلقة أصلاً إلى مظلات شمسية متعددة الوظائف ومواقف سيارات عالية التقنية توفر الظل. فهي لا تولد كهرباء نظيفة لشحن السيارات الكهربائية مباشرة فحسب، بل تُحسّن أيضاً المساحات الحضرية من الناحية المعمارية وتوفر الحماية من العوامل الجوية. ما كان يُعتبر قبل بضع سنوات مجرد فكرة متخصصة باهظة الثمن، يتطور الآن بسرعة ليصبح سوقاً بمليارات الدولارات. وبفضل التقدم التكنولوجي والزخم السياسي الجديد في أوروبا، باتت مواقف السيارات والمظلات الشمسية على وشك إحداث ثورة جذرية في البنية التحتية الحضرية.

لماذا لا يكمن مستقبل الخلايا الكهروضوئية على السطح، بل فوق رؤوسنا

الفكرة بسيطة للغاية، وبالتالي ثورية: لماذا لا تُستغل المساحات الشاسعة في مراكز مدننا، التي تشغلها مواقف السيارات وممرات المشاة والساحات العامة، لتوفير الظل وتوليد الكهرباء في آنٍ واحد؟ يكمن الحل في تقنية مُهيأة لإحداث تحول جذري في سوق الطاقة المتجددة: وحدات شمسية شبه شفافة مُدمجة في هياكل أنيقة من البرجولات ومظلات مواقف السيارات. ما كان يُنظر إليه قبل بضع سنوات على أنه مجرد حيلة معمارية، يتحول اليوم إلى قطاع سوقي بمليارات الدولارات، يحقق معدلات نمو تتجاوز 10%.

سوق في حالة حركة

بلغت قيمة السوق العالمية لمظلات السيارات الشمسية 467 مليون دولار أمريكي في عام 2024، ومن المتوقع أن تنمو إلى 1.188 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2032، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 14.6%. وتقدم تحليلات سوقية أخرى تقديرات أكثر تفاؤلاً، إذ تتوقع أن يصل حجم السوق إلى 1.08 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 10.6% حتى عام 2033. ويقدر محللون آخرون حجم سوق مظلات السيارات الشمسية بنحو 630 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2025، بمعدل نمو قدره 9.1%. وتعود هذه الاختلافات في الأرقام إلى تباين تعريفات قطاع السوق، إلا أن الاتجاه العام واضح وثابت: هذا القطاع ينمو بوتيرة أسرع من معظم مجالات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الأخرى.

يهيمن القطاع التجاري على الطلب، إذ يستحوذ على أكثر من 60% من إجمالي التركيبات. وتتصدر أمريكا الشمالية وأوروبا قائمة الدول الأكثر انتشاراً في السوق، بينما تُعتبر منطقة آسيا والمحيط الهادئ - مدفوعةً بمكانة الصين المهيمنة في تصنيع الخلايا الكهروضوئية، حيث تمتلك أكثر من 80% من الطاقة الإنتاجية العالمية - المنطقة الأسرع نمواً. كما يُسهم الانتشار المتزايد للسيارات الكهربائية في تعزيز الطلب، إذ تُوفر مواقف السيارات المُجهزة بألواح الطاقة الشمسية بنية تحتية مثالية لدمج محطات الشحن.

التكنولوجيا التي تقف وراء هذا الإنجاز

يكمن جوهر الابتكار في وحدات الطاقة الشمسية شبه الشفافة، والتي تعتمد على الزجاج المزدوج للخلايا الشمسية. فبفضل هذه التقنية، تبقى الخلايا الشمسية نفسها معتمة، بينما يتحقق تأثير الشفافية من خلال الفراغ شبه الشفاف بين الخلايا الشمسية داخل الوحدة. وباستخدام خلايا شمسية متعددة البلورات أو أحادية البلورة في وحدات زجاجية، يمكن تحقيق درجات متفاوتة من نفاذية الضوء، كما يمكن تخصيص لون الزجاج المحيط.

يمكن تصميم هذه الوحدات لتوفير مستوى نفاذية الضوء وتوليد الطاقة المطلوبين دون المساس بالجمالية العامة للسقف. مع ذلك، ثمة مفاضلة: فالوحدات الشمسية الشفافة عمومًا أقل كفاءة من الوحدات الشمسية التقليدية. فكلما زادت نفاذية الضوء، انخفض إنتاج الطاقة. ويكمن التحدي في إيجاد التوازن الأمثل بين هذين العاملين بما يتناسب مع التطبيق المحدد.

يُعدّ الحصول على موافقة قانون البناء عقبة تنظيمية كبيرة. تخضع الواجهات الزجاجية العلوية لمتطلبات سلامة صارمة فيما يتعلق بمقاومة الاختراق وقدرة تحمل الأحمال المتبقية. حتى الآن، لم يحصل سوى عدد قليل من المصنّعين على الموافقة اللازمة لتركيب وحداتهم الزجاجية العلوية. يُشكّل هذا عائقًا أمام دخول السوق، ولكنه يمنح أيضًا ميزة تنافسية كبيرة للمصنّعين الحاصلين على الشهادة.

البرجولا الشمسية كعنصر من عناصر التصميم الحضري

في المناطق الحضرية، تُعتبر البرجولات الشمسية بشكل متزايد عناصر بنية تحتية متعددة الوظائف تتجاوز مجرد توليد الكهرباء. فهي توفر الظل في الساحات العامة ومناطق المشاة، وتحمي المارة من أشعة الشمس والأمطار الخفيفة. كما توفر مساحات خارجية مريحة، وتُستخدم كنقاط التقاء ومناطق اجتماعية. وفي الوقت نفسه، تُنتج طاقة نظيفة يمكن استخدامها محليًا أو تغذيتها بشبكة الكهرباء.

يُعدّ دمج البرجولات الشمسية مع الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) نهجًا واعدًا للغاية. فهذه الأنظمة ليست مجرد مصادر للطاقة، بل هي أيضًا عناصر أساسية في عملية البناء، نظرًا لتكاملها المباشر مع البنية التحتية الحضرية. وبالتزامن مع تقنيات الشبكات الذكية، يُمكن لهذه الأنظمة أن تلعب دورًا محوريًا في توفير إمدادات طاقة لامركزية ومستدامة في المناطق الحضرية. كما يُمكن أن تُصبح جزءًا من نظام متكامل يجمع بين توليد الطاقة وتخزينها وإدارتها، وذلك لتلبية الاحتياجات المتغيرة للحياة الحضرية.

يُعدّ الربط بالتنقل الكهربائي جانبًا رئيسيًا آخر. فمن خلال دمج محطات شحن السيارات الكهربائية في هيكل البرجولات، تتحول البرجولات الشمسية إلى مراكز طاقة مستدامة. يمكن للزوار ركن سياراتهم تحت السقف واستخدام الطاقة النظيفة المولدة محليًا لشحنها في الوقت نفسه. وتقدم شركات مصنعة مثل هورمان أنظمة مزودة بوحدات تثبيت جدارية مدمجة، مما يتيح دمجًا سهلًا وجذابًا بصريًا لبنية الشحن التحتية.

مظلة شمسية: موقف سيارات مغطى بألواح شمسية - الصورة: Wiederspan.Solar

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• مواقف سيارات مغطاة بألواح شمسية لمشاريع عملائك في مواقف السيارات الشمسية

كما يمكننا تقديم أنظمة بديلة لمواقف السيارات الكبيرة تعمل بالطاقة الشمسية!

أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية لمواقف السيارات الكبيرة - الصورة: Wiederspan.Solar

👉🏻 دعنا ننصحك 👈🏻
👉🏻 السيارات والشاحنات متوفرة! 👈🏻

يسعدنا مساعدتك في إيجاد السقف الشمسي الأمثل الذي يلبي احتياجاتك.

موقف سيارات سيتي سولار - مع حماية معززة ضد الصدمات والتخريب - الصورة: Xpert.Digital

المزايا باختصار

• دعم وصنع في ألمانيا
• معياري وقابل للتوسع (لـ 2، 100، 1000 موقف سيارة وأكثر)
• مقاوم للماء تمامًا
• نظام تصريف مياه متكامل / ميزاب مطر مخفي
• حماية من التخريب، مع إمكانية إضافة حماية متكاملة من الصدمات
• متوافق مع جميع وحدات الطاقة الشمسية الشائعة
• تصميم المدينة متوفر بالألومنيوم وبثلاثة ألوان مختلفة
• اعتمادًا على مستوى الاستهلاك الذاتي (درجة الاكتفاء الذاتي)، يمكن سداد القرض في غضون 6 سنوات
• عمر خدمة طويل (هيكل فرعي من الألومنيوم)
• ضمان أداء لمدة 30 عامًا (!) على الألواح الشمسية ثنائية الوجه وشبه الشفافة ذات الزجاج المزدوج (ضمان المنتج لمدة 25 عامًا)
• الحد من ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية
• الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني
• مناسب تمامًا للوحدات الشمسية ذات الزجاج المزدوج الشفاف وشبه الشفاف الحاصلة على موافقة التركيب العلوي!

إمكانات المنطقة الهائلة

حدد علماء من مركز يوليش للأبحاث وجامعة RWTH آخن إمكانات الطاقة الشمسية الكهروضوئية في مواقف السيارات في ألمانيا وحدها، وذلك من خلال تحليل جغرافي مكاني. وجاءت النتائج مبهرة: إذ تبلغ الإمكانات التقنية لمواقف السيارات التي تضم أكثر من 35 موقفًا 24.6 جيجاوات، وتلك التي تضم أكثر من 50 موقفًا 22.2 جيجاوات، وتلك التي تضم أكثر من 100 موقف 16.5 جيجاوات. وتتمتع ولاية شمال الراين-وستفاليا بأعلى إمكانات، حيث تبلغ 5 جيجاوات.

تُظهر هذه الأرقام حجم الأراضي غير المُستغلة. تُوفر أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في مواقف السيارات ميزة حاسمة مقارنةً بالأنظمة التقليدية المُثبتة على الأرض، إذ تُعيد استخدام الأسطح المُغلقة مُضاعفةً دون الحاجة إلى استخدام إضافي للأراضي. ويُعدّ تحسين صورة المُشغلين عاملاً إيجابياً إضافياً، حيث يُمكنهم تطبيق تدابير فعّالة لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والوفاء بالتزاماتهم في مجال حماية المناخ. علاوةً على ذلك، يحمي السقف سطح موقف السيارات ويقي المركبات من العوامل الجوية.

الديناميات التنظيمية في أوروبا

يتزايد الدعم السياسي لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في مواقف السيارات في جميع أنحاء أوروبا، وتلعب فرنسا دورًا رائدًا في هذا المجال. ففي يوليو 2023، أصدرت فرنسا قانونًا شاملًا يُلزم باستخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية في مواقف السيارات، ويشمل ذلك المواقف الجديدة والقائمة التي تبلغ مساحتها 1500 متر مربع أو أكثر. ويُعد هذا القانون الأكثر شمولًا من نوعه في أوروبا، ويضع معيارًا هامًا للدول الأخرى.

في ألمانيا، يُعدّ تركيب الألواح الكهروضوئية إلزاميًا حاليًا في مواقف السيارات الجديدة في خمس ولايات اتحادية: بادن-فورتمبيرغ، وشمال الراين-وستفاليا، وراينلاند-بالاتينات، وساكسونيا السفلى، وشليسفيغ-هولشتاين. مع ذلك، لا تنطبق هذه الالتزامات إلا على المباني الجديدة، وليس على المباني القائمة، مما يحدّ بشكل كبير من الإمكانيات المتاحة. وقد تضمنت الحزمة الأولى للطاقة الشمسية، التي اعتمدتها الحكومة الاتحادية في مايو 2024، تركيب الألواح الكهروضوئية في مواقف السيارات ضمن فئة "التركيبات الشمسية الخاصة"، مع دعم مالي أقصى قدره 9.5 سنتات لكل كيلوواط/ساعة. ولا يزال تصنيف السقف كعنصر إنشائي يُحدد أهلية الحصول على الدعم.

تُقدّم ولاية بادن-فورتمبيرغ نموذجًا عمليًا لكيفية مساهمة التمويل الحكومي: إذ تُخصّص الولاية 1.5 مليون يورو لعشرة مشاريع ضمن برنامج "تزويد أسطح مواقف السيارات بالخلايا الكهروضوئية". مع ذلك، تُكلّف أنظمة الخلايا الكهروضوئية في مواقف السيارات ما يقارب 50% أكثر من أنظمة الأسطح التقليدية نظرًا لبنيتها التحتية المتخصصة. وبسعر تغذية لا يتجاوز 7 سنتات لكل كيلوواط/ساعة، لا يُصبح تركيب هذه الأنظمة مُجديًا إلا عند استغلال فوائدها المُتكاملة، مثل شحن المركبات الكهربائية أو خفض استهلاك الكهرباء من الشبكة.

رواد الابتكار في الصناعة

تعتمد شركات مثل بارك-سولار على هياكل مبتكرة خفيفة الوزن مستوحاة من الجسور المعلقة، مما يقلل بشكل كبير من المساحة والحجم الإنشائي المطلوبين مقارنةً بالأنظمة التقليدية. ويتيح تحسين الهيكل الداعم الاستفادة الأمثل من خصائص الفولاذ، مما يسمح باستخدام أساسات أصغر وتقليل كمية الخرسانة اللازمة. ويُعد هذا الأمر بالغ الأهمية عند تحديث مواقف السيارات القائمة، حيث يحافظ على إطلالة المعالم الرئيسية.

في مجال دمج المدن الذكية، يُجسّد مشروع حائز على جائزة جيمس دايسون آفاق المستقبل: مظلة ذكية مزودة بنظام تتبع ثنائي المحور يرصد موقع الشمس لحظة بلحظة، بالإضافة إلى محطات شحن لاسلكي للهواتف الذكية، ونقاط شحن للدراجات الكهربائية والهوائية، وإضاءة LED ليلية. يُحوّل دمج تقنية الاستشعار وأنظمة التحكم الذكية المظلة الثابتة إلى عنصر حيوي في البنية التحتية.

نظرة مستقبلية

يكمن مستقبل البرجولات الشمسية ومواقف السيارات الشمسية في التوسع والتنسيق التنظيمي. فانخفاض تكاليف تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية، وتزايد الطلب على البنية التحتية المستدامة، وانتشار السيارات الكهربائية، كلها عوامل تخلق بيئة مثالية لنمو السوق. ويكمن التحدي في توحيد لوائح البناء، وتسريع إجراءات الترخيص، ووضع إطار اقتصادي يراعي أيضًا المباني القائمة. وإذا أصبح نظام الخلايا الكهروضوئية الإلزامي في فرنسا هو المعيار الأوروبي، فقد يتضاعف سوق الأسطح الشمسية في غضون سنوات قليلة. ويعتمد قبول الجمهور للخلايا الكهروضوئية بشكل متزايد على الاستخدام الأمثل للأسطح المغلقة. وتقدم البرجولات الشمسية ومواقف السيارات الشمسية هذا الحل تحديدًا، مما يجعل التحول في مجال الطاقة واضحًا وملموسًا، وله فوائد مباشرة على حياة المواطنين اليومية لأول مرة.