ما هي أنظمة الطرق الشمسية؟.. المزايا والتحديات (تقرير)

تعدّ أنظمة الطرق الشمسية أحد الابتكارات الثورية التي قد تعيد تعريف مفهوم البنية التحتية للطاقة في المستقبل.

لا يقتصر التصور الطموح على دمج الألواح الشمسية في أسطح الطرق فحسب، بل يتجاوز ذلك ليحوّل هذه الطرق إلى مصادر للطاقة المتجددة، قادرة على توفير الكهرباء لمجتمعات بأكملها.

وفي ضوء التحديات البيئية المتزايدة، تبرز أنظمة الطرق الشمسية حلًا مبتكرًا لتحويل المساحات غير المستغلة إلى منصات لتوليد الكهرباء النظيفة.

وعلى الرغم من أن هذه الفكرة ما زالت قيد التطوير والتجربة في العديد من الأماكن حول العالم، فإنها تمثّل خطوة كبيرة نحو تحقيق بنية تحتية ذكية ومستدامة، وفق ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة (مقرّها واشنطن).

ما هي أنظمة الطرق الشمسية؟

تكمن الفكرة الأساسية لأنظمة الطرق الشمسية، أو الأرصفة الكهروضوئية، في استبدال الطرق التقليدية المصنوعة من الأسفلت أو الخرسانة بألواح شمسية مدمجة في سطح الطرق، وتتميز بالآتي:

• الألواح مصممة خصوصًا لتحمُّل وزن المركبات وتوليد الكهرباء من ضوء الشمس في الوقت نفسه.
• الكهرباء المولّدة يمكن استعمالها في تشغيل مصابيح الشوارع أو شحن السيارات الكهربائية أو إرسالها إلى شبكات الكهرباء.
• القدرة على التكيف مع الاحتياجات المختلفة، مثل إذابة الجليد، وتوفير لافتات "ليد" للسلامة، والتفاعل مع المركبات ذاتية القيادة.

وعلى عكس الطرق التقليدية التي تعمل ممرات للمركبات فقط، فأنظمة الطرق الشمسية مصممة لتوليد الكهرباء خلال أداء وظيفتها الأساسية، وتعتمد على التقنيات نفسها المستعملة في الألواح الشمسية، لكن التطبيقات مهيّأة لتحمُّل متطلبات حركة المرور.

وفي قلب هذه التقنية، هناك العديد من المكونات المتطورة التي تعمل في وئام لضمان الكفاءة والمتانة والسلامة، أهمّها:

1. الخلايا الكهروضوئية التي تحوّل ضوء الشمس إلى كهرباء.
2. طبقة واقية، وهي عبارة عن مادة شفافة متينة تحمي الألواح من التلف، وتضمن التحكم في جرّ السيارات.
3. طبقة سميكة توفر الدعم الهيكلي وتضم المكونات الكهربائية، وهي مقاومة للطقس لتحمُّل الظروف البيئية المختلفة.
4. أضواء ليد مُدمجة تحدّد الحارات وتوفر إشارات المرور، ويمكن برمجتها بناءً على ظروف حركة المرور أو التحذير من مخاطر وشيكة.
5. عناصر تدفئة لإذابة الثلوج والجليد في الأجواء الباردة بدلًا من الحاجة إلى المواد الكيميائية.
6. أجهزة استشعار لمراقبة حركة المرور والطقس وتوفير بيانات فورية لأنظمة إدارة المرور والصيانة.
7. أنظمة لتخزين الكهرباء وتوزيعها عند الحاجة.
8. مجس حساس للضغط لاستكشاف وزن السيارة وحركتها، ما يضمن مراقبة حركة المرور، أو حتى اكتشاف الحوادث.

فوائد أنظمة الطرق الشمسية

توفر أنظمة الطرق الشمسية مجموعة واسعة من الفوائد المحتملة بعيدًا عن قدرتها على توفير كهرباء نظيفة والحدّ من الاعتماد على الوقود الأحفوري، وتتمثل مزاياها الرئيسة في الآتي:

• يمكن للطرق الشمسية أن تخدم غرضين في وقت واحد، وهي النقل وتوليد الكهرباء، وهي فائدة مهمة في المناطق الحضرية حيث تكون الأراضي اللازمة لمزارع الطاقة الشمسية التقليدية نادرة.
• يمكن لعناصر التدفئة أن تقلل الحاجة إلى إزالة الجليد والثلوج، ما يحدّ من تكاليف الصيانة والأثر البيئي.
• تحسين سلامة الطرق.
• دعم المركبات الكهربائية من خلال تشغيل محطات الشحن وممرات الشحن اللاسلكي.
• بعض تصميمات الطرق الشمسية تدمج أنظمة لإدارة مياه الأمطار، ويسهم ذلك في الحدّ من التلوث وتحسين إدارة المياه.
• خلق فرص عمل في قطاعات التصنيع والبناء والهندسة.
• توفير بيانات قيمة عن أنماط المرور وظروف الطقس، ما يسهم في تخطيط المدن الذكية.
• الإسهام في استقلال الطاقة وتعزيز مرونة الشبكة.

التغلب على عقبات تطوير الطرق الشمسية

رغم المزايا التي لا حصر لها، تواجه أنظمة الطرق الشمسية العديد من التحديات، ويتعين التصدي لها من خلال مواصلة البحث والتطوير لتعزيز انتشارها.

ومن بين أكبر العقبات التي تواجه الطرق الشمسية:

1. المتانة، حيث تخضع الطرق لضغوط هائلة من حركة المركبات المستمرة، ما يجعل من الضروري تطوير مواد يمكنها تحمُّل التآكل والتلف دون المساس بأدائها.
2. التكلفة الأولية لأنظمة الطرق الشمسية أعلى من مواد الطرق التقليدية.
3. المخاوف المتعلقة بالسلامة، إذ يعدّ ضمان التحكم في جرّ السيارات بجميع الظروف الجوية أمرًا ضروريًا.
4. إصلاح وصيانة الطرق الشمسية التالفة قد ينطوي على عمليات معقّدة ومكلفة.
5. توهُّج أسطح أنظمة الطرق الشمسية قد يشتّت انتباه السائقين، أو يعرّض حياتهم للخطر.

أبرز مشروعات الطرق الشمسية

رغم أن أنظمة الطرق الشمسية ما تزال في مراحلها المبكرة، فإن مناطق مختلفة من أنحاء العالم أطلقت مشروعات أسهمت في تكوين رؤية واضحة حول جدواها وتحدياتها.

فقد نفّذت شركة "سولار رودوايز" في الولايات المتحدة مشروعات تجريبية صغيرة في مواقف مختلفة، مثل موقف سيارات في ولاية أيداهو، تتضمن ألواحًا سداسية بإضاءة ليد وعناصر تدفئة مدمجة.

وفي هولندا، أنشأن شركة "سولا رود" مسارًا للدرجات بطول 70 مترًا في كروميني خلال عام 2014 لتوليد كهرباء لأسرة صغيرة، ثم مدّه إلى 90 مترًا في عام 2016.

بينما بدأت الصين في عام 2017 اختبار طريق سريع للطاقة الشمسية بطول كيلومتر في مدينة جينان، يضم ألواحًا شمسية تحت طبقة من الخرسانة الشفافة، لكنه واجه العديد من العراقيل، بما في ذلك سرقة الألواح.

على الرغم من أن الألواح الشمسية المثبتة على سطح نفق للسكك الحديدية بين باريس وأمستردام ليست طريقًا، فإنها تشكّل مثالًا على دمج الطاقة الشمسية مع البنية التحتية للنقل، وتمدّ شبكة السكك الحديدية والقطارات بالكهرباء.

الخلاصة..

أنظمة الطرق الشمسية تعدّ ابتكارًا ثوريًا يمكن أن يحوّل الطرق إلى مصادر للطاقة المتجددة، ما يعزز الاستدامة ويقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري، ورغم التحديات التي تواجهها، فإن هذه الأنظمة تقدّم حلولًا مبتكرة لتحسين البنية التحتية وتقليل التأثيرات البيئية.

موضوعات متعلقة..

• أول طريق سريع يعمل بالألواح الشمسية.. مشهد غير مسبوق عالميًا
  
• بالأرقام.. وزن السيارات الكهربائية خطأ مميت يهدد سلامة الطرق
  

اقرأ أيضًا..

• سعة توليد الكهرباء المتجددة في أفريقيا تقفز إلى 67 غيغاواط بقيادة دولة عربية
• معدن الثوريوم ثروة نووية خفية.. ودولة عربية تسيطر على احتياطي كبير
  
• قطاع الغاز العربي في 2024.. السعودية تقود الاكتشافات و3 دول تبرم صفقات تصدير
  

المصادر..

1. أنظمة الطرق الشمسية من 8 إم سولار
2. تعريف لأنظمة الطرق الشمسية من إنرجيزإيدج