مواقف السيارات الشمسية: أنظمة مواقف السيارات الشمسية وأنظمة مواقف السيارات الشمسية - النوع المستدام من الخلايا الكهروضوئية على الأسطح الإسفلتية

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 "De Lorean Power" من سويسرا أن سلوك مواقف الموظفين للموظفين يتوافق بشكل مثالي مع كمية الطاقة الشمسية الناتجة. يمكن تغطية الكيلومترات اليومية للسيارة الكهربائية في أي طقس تقريبًا ويمكن تغذية الفائض في الشبكة. يتوافق توليد الطاقة الشمسية السنوية في موقف السيارات مع متطلبات الطاقة للسيارة. إن أماكن وقوف السيارات الشمسية لجميع مناطق البنية التحتية لديها أكبر إمكانات لتوليد الكهرباء. تتوفر حوالي 2 مساحات لوقوف السيارات في سويسرا. في المناطق المتاحة ، يمكن أن تولد أكثر من 10 ساعات من الطاقة الشمسية في السنة (15 ٪ من استهلاك الطاقة الحالي). وقال مؤلفو الدراسة: "إنه لأمر مدهش مدى عدد قليل من النباتات التجريبية". بالإضافة إلى ذلك ، يحمي هذا السقف السيارة من الطقس ويقلل من حرارة السيارة في الصيف.

وفقا لتقييم أجراه المكتب الفدرالي للإحصاء (FSO)، يوجد في سويسرا ما لا يقل عن 5 ملايين مكان لوقوف السيارات فوق الأرض (6400 هكتار) مع حوالي 4.7 مليون سيارة مسجلة. تم تسجيل مناطق وقوف السيارات هذه باستخدام عملية رقمية تتعرف فقط على المناطق المجاورة الكبيرة وليس أماكن وقوف السيارات الفردية. ولذلك يتوقع خبراء المرور وجود 8 إلى 10 ملايين مكان لوقوف السيارات. هذا حوالي 2 لكل سيارة.

وفقًا للدراسة الأخرى ، فإن "توليد الطاقة الشمسية لمرافق البنية التحتية ومناطق التحويل" ، فإن مناطق وقوف السيارات فوق الأرض أو المفتوحة لديها أكبر إمكانات الكهروضوئية لجميع مناطق البنية التحتية. يمكن أن توفر هذه المناطق ما يصل إلى 10 ساعات Terawatt (TWH) PV الحالية في السنة. هذا يعني أن إنتاج الكهرباء بأكمله في سويسرا هو 65.5 تونس.

متوسط ​​مساحة مواقف السيارات 12.5 متر مربع (2.5 متر × 5 متر). هذه أيضًا هي المنطقة التي يجب أن يحتوي عليها السقف الشمسي. يعتمد إنتاج الطاقة للنظام الكهروضوئي على عوامل كثيرة، بما في ذلك الإشعاع الشمسي وكفاءة المكونات واتجاه الوحدة. في تورجاو، مع 1 كيلوواط من الطاقة الكهروضوئية المركبة، يمكن توليد حوالي 1000 كيلوواط ساعة من الكهرباء سنويًا (1000 كيلوواط ساعة لكل 1 كيلوواط أقصى).

اعتمادًا على الوحدات الكهروضوئية المستخدمة، يتطلب 1 كيلووات أقصى سعة مركبة تتراوح من 4 إلى 8 أمتار مربعة. في هذه الدراسة تم حساب 5 م2 لكل كيلوواط. وهذا يعني أنه يمكن تركيب مكان لوقوف السيارات بمساحة 12.5 مترًا مربعًا بقدرة إنتاجية 2.5 كيلو وات، مما يولد 2500 كيلو وات ساعة من الطاقة الشمسية سنويًا. يبلغ متوسط ​​استهلاك الأسرة السويسرية حوالي 4500 كيلووات في الساعة سنويًا (باستثناء التدفئة والتهوية والمركبات الكهربائية).

يعتبر الهيكل المعياري لنظام المرآب مفيدًا ويسمح لك بتكييف السقف مع أي مكان لوقوف السيارات تقريبًا، وبالتالي ضمان الاستخدام الجيد المستمر لمساحة وقوف السيارات وضمان قابلية التوسع.

باستخدام وحدات ثنائية الجانب، يمكن جعل المرآب شفافًا. يعد هذا أمرًا مثيرًا للاهتمام من الناحية البصرية ويؤدي إلى زيادة إنتاجية الطاقة الشمسية، حيث يمكن للوحدات الكهروضوئية المقابلة أيضًا استخدام الضوء القادم من الأسفل وبالتالي توفير إنتاجية إضافية بنسبة 10-20٪. لا يتم استخدام التكنولوجيا ثنائية الوجه كثيرًا حاليًا لأنها ليست بالضرورة فعالة من حيث التكلفة بسبب ارتفاع أسعار الوحدات. ومع ذلك، فمن المفترض أن يتم إنشاء هذه التكنولوجيا في السنوات القليلة المقبلة.

في نظام مرآب الطاقة الشمسية المعياري والقابل للتطوير 4+2+، حيث يتم استخدام وحدات شفافة جزئيًا وثنائية الجانب، تنطبق هذه النقاط وهي الآن أيضًا بديل للسعر :

متغيرات الأسقف الشمسية المخصصة للمركبات – الصورة: Xpert.Digital

المزيد عنها هنا:

• الأرقام والبيانات والحقائق: مرآب شمسي، ومرآب بسقف شمسي، ومتغيرات الأسقف بالمقارنة ومساحة وقوف السيارات النموذجية مع إنتاج الكهرباء

لا حدود له: نظام مرآب شمسي معياري وقابل للتطوير للسيارات والشاحنات

لا حدود له: نظام مرآب شمسي معياري وقابل للتطوير للسيارات والشاحنات

البيانات الفنية: نظام مرآب شمسي معياري وقابل للتطوير للسيارات والشاحنات

البيانات الفنية: نظام مرآب شمسي معياري وقابل للتطوير للسيارات والشاحنات

المزايا في لمحة:

• تصميم مرن ومعياري (قابل للتطوير).
• ارتفاع الخلوص للسيارات من 2.66 م (قابل للتوسيع إلى 4.5 م أو أكثر للشاحنات)
• عمق مواقف السيارات يصل إلى 6.1 م مقابل ممكن يصل إلى 12.5 م
  ويعتمد العمق على أبعاد وحدات الطاقة الشمسية المستخدمة
• تم تصميم نظام مرآب الطاقة الشمسية على النحو الأمثل لوحدات الطاقة الشمسية الشفافة جزئيًا
  بنسبة 12٪ / 40٪ من نقل الضوء (!) - مع موافقة معتمدة للتركيب العلوي
• اختياريًا مع إضاءة LED قوية وقابلة للتعتيم ومع التحكم في الحركة
• يمكن استخدامه أيضًا في مواقف السيارات ذات الوضع المائل
• لا توجد تكاليف مخفية فيما يتعلق بالأساسات
  استخدام الأساسات النقطية (البديل الأرخص، لا يوجد حفر معقد للأرض للألواح الخرسانية وما إلى ذلك ضروري للكهرباء الساكنة) أو التثبيت بألواح الأرضية، اعتمادًا على ظروف الأرض/الأسفلت الحالية

مصادر أخرى:

• عامل تكلفة الأساس الأرضي للمواقف الشمسية
• مواقف السيارات الشمسية حيث لم يعد هناك معيار - الحل الأمثل لكل تحد مع الأسقف الشمسية لأماكن وقوف السيارات المفتوحة
• أنظمة مرآب الطاقة الشمسية: ما هو الخيار الأفضل و/أو الأرخص؟
• استراتيجية مرآب الطاقة الشمسية لأماكن وقوف السيارات المفتوحة
• نظام مرآب شمسي معياري لجميع التطبيقات والحالات

نظام مرآب للطاقة الشمسية للشاحنة

نظرًا لأن تقنية العمود 4+2+ هي الحل الأكثر مرونة (سواء من الناحية الفنية أو من حيث السعر) لنظام تسقيف أماكن وقوف السيارات، فيمكن أيضًا توسيعها بسهولة واستخدامها للمركبات الأكبر حجمًا مثل الشاحنات مع 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

الجزيرة الحرارية الحضرية هي منطقة حضرية أو حضرية أكثر دفئًا بشكل ملحوظ من المناطق الريفية المحيطة بها بسبب النشاط البشري. عادة ما يكون الفرق في درجات الحرارة أثناء الليل أكبر منه أثناء النهار ويكون أكثر وضوحًا عندما تكون الرياح خفيفة. يكون UHI ملحوظًا بشكل خاص في الصيف والشتاء. السبب الرئيسي لتأثير UHI هو التغير في سطح الأرض. أظهرت إحدى الدراسات أن الجزر الحرارية يمكن أن تتأثر بقربها من أنواع مختلفة من الغطاء الأرضي، حيث يؤدي القرب من الأراضي القاحلة إلى ارتفاع درجة حرارة التربة الحضرية، في حين أن القرب من الغطاء النباتي يجعلها أكثر برودة. تعتبر الحرارة المهدرة الناتجة عن استخدام الطاقة عاملاً آخر. مع نمو المركز السكاني، تزداد مساحته ويرتفع متوسط ​​درجة الحرارة. يُستخدم أيضًا مصطلح الجزيرة الحرارية؛ يمكن استخدامه في أي منطقة أكثر سخونة نسبيًا من المنطقة المحيطة بها، ولكنها تشير عمومًا إلى المناطق التي يزعجها البشر.

هطول الأمطار الشهري أكبر في المدن، ويرجع ذلك جزئيًا إلى مؤشر UHI. تؤدي زيادة الحرارة في المراكز الحضرية إلى إطالة مواسم النمو وتقليل حدوث الأعاصير الضعيفة. يؤدي ارتفاع مستوى المعيشة إلى تفاقم جودة الهواء من خلال زيادة إنتاج الملوثات مثل الأوزون، كما يؤدي إلى تفاقم جودة المياه مع تدفق المياه الأكثر دفئًا إلى أنهار المنطقة وإجهاد أنظمتها البيئية.

لا تتمتع جميع المدن بجزيرة حرارية حضرية واضحة، وتعتمد خصائص الجزيرة الحرارية بشكل كبير على المناخ الخلفي للمنطقة التي تقع فيها المدينة. يمكن تقليل تأثير جزيرة الحرارة الحضرية عن طريق الأسطح الخضراء، والتبريد الإشعاعي السلبي أثناء النهار، واستخدام الأسطح ذات الألوان الفاتحة في المناطق الحضرية التي تعكس المزيد من ضوء الشمس وتمتص حرارة أقل. وقد أدى التحضر إلى تفاقم آثار تغير المناخ في المدن.

تم فحص الظاهرة ووصفها لوك هوارد لأول مرة في 1810s ، على الرغم من أنه لم يكن الشخص الذي أطلق على الظاهرة. استمر بحث الجو الحضري في القرن التاسع عشر. بين العشرينات والأربعينيات من القرن العشرين ، كان الباحثون في أوروبا والمكسيك والهند واليابان والولايات المتحدة يبحثون عن طرق جديدة لفهم الظاهرة في المنطقة الناشئة في علم المناخ المحلي أو الأرصاد الجوية المجهرية. في عام 1929 ، استخدم ألبرت بيبلر مصطلح "Staedtische Waerminsel" ، وهو المثال الأول الذي يتم استخدامه في Staedtische Waerminsel. بين عامي 1990 و 2000 ، تم نشر حوالي 30 دراسة سنويًا ؛ ارتفع هذا الرقم إلى 100 بحلول عام 2010 ، وفي عام 2015 كان هناك بالفعل أكثر من 300.

المزيد عنها هنا:

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