"دوار الشمس" قد يشعل ثورة الكهرباء النظيفة في الدول العربية (دراسة)

تترقب الكهرباء النظيفة ثورة محتملة، بفضل تصميم مدينة "دوار الشمس" الذي استلهمه نُخبة من العلماء، ويُعول عليه في كسر القيود التي ما تزال حجر عثرة في طريق توليد الطاقة الشمسية، لا سيما في البلدان والمدن التي لا تتمتع بدرجة عالية من الإشعاع الشمسي، مثل بعض البلدان العربية.

ويُعرف الإشعاع الشمسي بأنه كمية الأشعة الشمسية الساقطة على مساحةٍ معينة والقادرة على توليد سعة كهربائية، وفق معلومات رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

ويستهدف تصميم مدينة دوار الشمس -أساسًا- تعزيز كمية الكهرباء النظيفة المولدة بالطاقة الشمسية، عبر زيادة رقعة المساحات المشمسة في أسطح المباني وواجهاتها.

دوار الشمس مُلهِم

استلهمت مجموعة من العلماء فكرة توزيع بذور دوار الشمس في تطوير نمط جديد من المدن الذي يضمن أفضل توزيع عمراني لاستغلال الطاقة الشمسية في "البلدان ذات السطوع الشمسي المنخفض"، ما يتيح توليد كميات هائلة من الكهرباء النظيفة، وفق ما خلصت إليه نتائج دراسة بحثية حديثة نشرتها دورية رينيوابول إنرجي فوكس (Renewable Energy Focus).

وقال الأستاذ المشارك في هندسة الطاقة المستدامة والمتجددة في جامعة الشارقة الإماراتية الدكتور عمار الخالدي، إن "مخطط مدينتنا الجديدة يُشبه إلى حد كبير توزيع البذور في زهرة دوار الشمس. وهذا التوزيع يضمن الاستعمال الأمثل للطاقة الشمسية".

وأوضح الخالدي، وهو المؤلف المشارك في الدراسة، أن "التوزيع المتناوب لنمط دوار الشمس يتيح للشمس أن تصل إلى كل مبنى في النموذج بالتساوي، وأظهرت النتائج أن نمط دوار الشمس المقترح يتفوق على الشبكة والأنماط الإشعاعية الأخرى بنسبة 4% بالنسبة إلى مناطق الأسطح، و12% بالنسبة إلى مناطق الواجهة".

وتستكشف الدراسة، التي شارك فيها علماء وباحثون من العراق والأردن بالإضافة إلى الإمارات، "الحد الأقصى للمناطق المشمسة من المباني (الأسطح والواجهات) الناتجة عن السطوع الشمسي المنخفض مع المواقع ذات الأطوال الظلية الطويلة".

ويستعين العلماء في ذلك بدراسة اتجاه قطع الأراضي السكنية وتوزيعها في مختلف أنماط التخطيط العمراني، وفق تقرير طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

تخطيط عمراني ابتكاري

قال الباحثون: "لأغراض استقصائية، يجري التخطيط لنموذج مدينة وفق أكثر أنماط التخطيط شيوعًا والأنماط الإشعاعية، بالإضافة إلى نمط تخطيط عمراني جديد مستوحى من بذور دوار الشمس التي تحاكي الطبيعة الأم".

ويختار العلماء مدنًا مختلفة في العالم لأداء محاكاتهم الخاصة بالطاقة الشمسية في نمط مدينة دوار الشمس التي يتوقع الباحثون أن تُحدِث طفرة في إنتاج الكهرباء النظيفة في بلدان عديدة.

ونظرًا إلى أن نموذج العلماء يسمح للشمس بالوصول بالتساوي إلى كل مبنى في مخططهم للمدينة الجديدة، فقد وجدوا أن نمط تصميم "دوار الشمس" يتفوق على أنماط الشبكة، وكذلك أنماط الأشعة الشمسية بنسبة مئوية تلامس 4% بالنسبة إلى أسطح المباني المشمسة، وبنسبة 12% بالنسبة إلى مناطق الواجهات المشمسة المتاحة.

وقال المؤلف المشارك للدراسة الدكتور عمار الخالدي، إن تصميمات أنماط المدن الموجودة حاليًا تتبع -أساسًا- نمطين رئيسين للبناء: النمط الشعاعي الدائري، ونمط الشبكة.

وفي السابق كانت المدن محاطة بطرق دائرية كما هو الحال في المدن الإسلامية الكبرى مثل بغداد التي بُنيت في القرن الثامن، على غرار مخطط أوروبي للأحياء السكنية التي تمتد فيها الشوارع بزوايا قائمة بعضها مع بعض، كما هو الحال في مدينة برشلونة الإسبانية.

حساب المنطقة المشمسة

أشار الباحثون إلى أنه "بفحص النتائج الأولية الصادرة عن عملية المحاكاة، لوحِظ أن معيار الاختيار بالنسبة إلى حساب المناطق المشمسة المتاحة لأسطح المباني، التي تُعد الهدف الرئيس لتلك الدراسة، يتعين وضعه بناءً على طول الظل، وليس على أساس المنطقة المناخية".

وتُحسَب المنطقة المشمسة في نمط مدينة دوار الشمس عبر مساحة السطح غير المظللة التي يمكن استعمالها لتطبيقات شمسية مختلفة.

وفي هذا الصدد قال المؤلفون، إن "الدراسة تستهدف تقديم نمط مدينة نظري، وتستكشف إذا كان بمقدورها إتاحة الحد الأقصى من المناطق المشمسة عند مقارنتها بأنماط المدينة الأخرى والشبكة والإشعاع الشمسي".

نموذج ثلاثي الأبعاد

صمم المؤلفون نموذج ثلاثي الأبعاد ثري دي "3D" لمدينة دوار الشمس المقترحة التي يحدد فيها استعمال الأرض ارتفاع كل مبنى، كما يجري اختيار عدد وموقع السلالم بعناية فائقة، وفقًا للمسافة التي تبعُد بها عن أي نقطة في المبنى، وعددها، ونصف الكرة الجغرافي للمبنى.

ويحدد العلماء الوضع الأمثل للسلالم، بهدف الإبقاء على الأسطح في حالة غير مظللة قدر المستطاع، نظرًا إلى أن الأسطح والواجهات في نمط تصميم مدينة دوار الشمس هي المصدر الرئيس لتوليد الطاقة الشمسية.

ويُقدر الإنتاج السنوي المحتمل للطاقة الشمسية عبر قياس مساحات الأسطح والواجهات المتاحة للتطبيقات الشمسية -الأجهزة التي تحول الشمس إلى كهرباء-، وفق ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

مستقبل واعد في الدول العربية

يتوقع المؤلف المشارك للدراسة عمار الخالدي مستقبلًا واعدًا لتصميم مدينة دوار الشمس، مشيرًا إلى أنها "تبشر بثقافة جديدة في مجتمع التخطيط العمراني لاستعمال تقنيات طاقة فاعلة في تصميمات المدن، وبناء المدينة على أسس طاقة متجددة".

ولفت الخالدي إلى أن الآثار العملية لنمط تلك المدن من الممكن أن تتجاوز المشكلات التي يواجهها التخطيط العمراني في الوقت الراهن.

وتابع: "يستهدف نمط مدن دوار الشمس محاكاة الطبيعة الأم والمحافظة على خصوصية المجتمعات التقليدية مثل المجتمعات العربية دون زيادة مساحات الأراضي المخصصة لبناء المدن".

وأتم قائلًا: "عبر استعمال مواقع أراضي بالتناوب، يتيح نمط دوار الشمس توليد كميات أعلى من الكهرباء النظيفة من أسطح المباني وواجهاتها".

موضوعات متعلقة..

• الغبار يهدد مشروعات الطاقة الشمسية في الدول العربية.. السعودية والإمارات أبرز المتضررين
• قروض الطاقة الشمسية في الدول العربية.. 5 بلدان تقدم برامج دعم (تقرير)
• أكثر الدول العربية توليدًا للكهرباء من الطاقة الشمسية (إنفوغرافيك)

اقرأ أيضًا..

• العرب ضمن أكبر مستوردي النفط الروسي في الذكرى الثانية لغزو أوكرانيا
• أمين عام أوابك: 4 دول عربية تتحرك لزيادة طاقة إنتاج النفط والغاز
• إنتاج مصر من الغاز الطبيعي في 2023 يفقد 7.7 مليار متر مكعب