طرق الطاقة الشمسية وأثرها على البيئة

ما هي طرق الطاقة الشمسية؟

هي عبارة عن نظام معياري من الألواح الشمسية المصممة خصيصًا والتي يمكن السير عليها والقيادة عليها، تحتوي على عناصر تسخين لمنع تراكم الثلج والجليد وتحتوي الألواح على معالجات دقيقة مما يجعلها ذكية، يسمح هذا للوحات بالتواصل مع بعضها البعض ومع محطة تحكم مركزية ومركبات. 
تقليديا تكون الطرق مصنوعة من الخرسانة والأسفلت والأسمنت وغيرها من المواد، ومع ذلك يتم إعادة تصميم هذه العناصر بحيث يتم استبدالها بمواد قد توفر أيضًا طاقة متجددة وهذا هو المنطق الأساسي وراء الطرق الشمسية، كما أن الطرق الشمسية هي طرق تم بناؤها باستخدام تقنية الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
في الأساس تم تجهيز سطح الطريق بألواح شمسية أو خلايا ضوئية شمسية، يأتي هذا التغيير في محاولة لتوليد الطاقة من الطرق التي تغطي ما يصل إلى 0.5٪ من سطح الأرض فضلاً عن جعل القيادة أفضل للجميع، لا تُستخدم هذه التقنية في الطرق العامة فحسب بل تُستخدم أيضًا في الشوارع السكنية والممرات ومواقف السيارات.

ما هي فوائد الطرق الشمسية؟

• توفير الكهرباء: تستخدم الطرق الشمسية الألواح الشمسية التي يتم إنشاؤها لتوليد الكهرباء من الشمس، حيث يمكن استخدام الكهرباء من قبل المجتمعات المجاورة وإضاءة شوارعها وكذلك إنارة الطرق بأنفسهم، ومع ذلك فإن كمية الكهرباء المولدة تعتمد على عدة عوامل بما في ذلك الموقع الجغرافي واتجاه الممر والتظليل.
  كما أن الطرق المزدحمة للغاية قد لا تولد الكثير من الكهرباء لأن وجود المركبات يؤدي في النهاية إلى حجب ضوء الشمس، ومع ذلك نظرًا لأن معظم المركبات لا يتم الاحتفاظ بها في المنزل خلال النهار فإن الممرات الشمسية سينتهي بها الأمر بتوليد كميات كبيرة من الكهرباء، مع تزايد شعبية السيارات الكهربائية ستكون الطرق الشمسية أيضًا حيوية في شحن هذه المركبات.
  
• توليد الطاقة الخضراء: تشتهر الألواح الشمسية بتوليد الكثير من الطاقة الخضراء والمتجددة، بسبب تغير المناخ يدعو العلماء العالم إلى التحول إلى الطاقة المتجددة بدلاً من الاعتماد على الوقود الأحفوري الذي يساهم في تغير المناخ، لهذا السبب فإن إضافة الطرق الشمسية ستقطع شوطًا طويلاً في إنقاذ كوكب الأرض والحد من تغير المناخ.
  
• الطرق مزودة بميزات أخرى عالية التقنية: تأتي الطرق الشمسية مليئة بميزات إضافية والتي تأخذ التكنولوجيا إلى مستوى أعلى وهي تشمل القدرة على تدفئة الطريق، أيضًا يتم تركيبها بطريقة مشابهة لطريقة رصف الكتل التقليدية، حيث يتم وضع الكتل معًا لتشكيل سطح مستوٍ، يتم تكوينها أيضًا بطريقة تجعل إصلاحها سهلًا وغير مكلف؛ فقط الكتل التالفة يتم إزالتها واستبدالها.
  
• ميزات التكنولوجيا العالية مفيدة للغاية: تعتبر الميزات عالية التقنية بما في ذلك القدرة على تدفئة الطريق الحيوية خاصة في المناطق الرطبة والباردة، يمكن استخدام الحرارة الناتجة عن الألواح لإذابة الجليد والثلج مما يضمن مرور الطرق، كما أنها تضمن عدم انزلاق الطرق والمسارات بعد تساقط الثلوج بكثافة أو ظروف البرد أو الأمطار الغزيرة مما يجعلها آمنة للقيادة.
  
• المساعدة في إنارة الطرق: ليست كل الطرق في أي بلد خاصة في الأرياف مزودة بالإضاءة، هذا لأن إنارة الطرق باهظة الثمن وليست ضرورية للمناطق التي ليس بها حركة مرور بشرية كثيرة، ومع ذلك مع الطرق الشمسية من الممكن إنارة تلك المناطق بتكاليف منخفضة للغاية.
  من الممكن تثبيت المصابيح الشمسية على الطرق المشحونة بواسطة الطاقة الشمسية لإضاءة الطرق ليلاً، يتم أيضًا تثبيت مصابيح LED على طول حواف الطريق وتستخدم الطاقة الشمسية المخزنة لتمييز الطريق والتأكد من أن الممر مكتفي ذاتيًا، لا يمكن أن تكون القيادة في الليل محمومة مرة أخرى مع الأخذ في الاعتبار أن الطرق مضاءة جيدًا ومُعلمة جيدًا.
  
• يمكن أن تساعد المجتمعات المجاورة: تم تجهيز هذه الطرق الشمسية أيضًا بأجهزة استشعار وأجهزة كشف الضغط المدمجة في الألواح نفسها والتي يمكن أن تساعد في منع الجريمة، هذا ممكن لأن هذه المستشعرات ستنبه أصحاب المنازل إلى وجود شخص ما على مساراتهم أو قيادتهم.
  في نفس الضوء ستنبه المستشعرات صاحب المنزل إلى وجود أو وصول الضيوف ومقدمي الخدمات المهمين الآخرين مثل التسليم البريدي، تشير التقديرات إلى أن ميلًا واحدًا من ألواح الطرق الشمسية يمكنه تشغيل 428 منزلًا بافتراض وجود أربع ساعات فقط من ضوء الشمس طوال اليوم.
  
• لقد بنيت لتدوم: مثل مواد الممرات التقليدية تم بناء الطرق الشمسية أيضًا لتستمر لفترة طويلة، حيث يمكنها تحمل أي نوع من أنواع الطقس فهي متينة ويمكنها أيضًا تحمل الكثير من الوزن، وفقًا لذلك لا تتطلب معالجة خاصة أو أي صيانة أو تنظيف إضافي.
  
• تطبيقات متنوعة: يمكن استخدام الطاقة الشمسية المولدة بطرق أكثر من مجرد تدفئة الطرق أو إنارتها، يمكن للطرق الشمسية أيضًا توليد الكهرباء المستخدمة في المناطق التي يكون فيها الوصول إلى شبكة الطاقة محدودًا  ويمكن استخدامه أيضًا لتقطير المياه في المناطق التي يكون فيها الوصول إلى المياه النظيفة والإمدادات محدودًا ويمكنها تشغيل الأقمار الصناعية في الفضاء ويمكن أيضًا دمج الألواح الشمسية في أكثر من مجرد طرق، حيث توجد الآن نوافذ طاقة شمسية شفافة والتي تنتج أيضًا طاقة خضراء.
  
• تكاليف صيانة منخفضة: تتطلب الطرق الشمسية نفس الشيء إن لم يكن أقل من الصيانة مقارنة بالطرق التقليدية، ما نحتاجه هو فقط إبقائها خالية من الأوساخ عن طريق تنظيفها عدة مرات في السنة، في حالة الشك يمكن للمرء أن يطلب خدمات أخصائي ولن يتقاضى الكثير، في الواقع تقدم معظم الشركات المصنعة للألواح الشمسية ضمانًا يمكن أن يستمر لأكثر من 20 عامًا.
  

لماذا تعد الطاقة الشمسية سيئة؟

• مخاوف تتعلق بالسلامة: قال مخترعو الطرق الشمسية أن البلاط الشمسي يمكن أن يجعل الطرق أكثر أمانًا، ومع ذلك فإن الادعاءات لم يتم اختبارها بعد على طرق فعلية مع سيارات حقيقية على سطح حقيقي، لقد اختبروا حتى الآن استخدام الدراجات ومنصة البندول في بيئة، وهذا يفشل في حساب عوامل مثل زيت المحرك المنسكب أو المطر في الطريق، حتى إذا تم إجراء الاختبارات في مكان آخر فمن غير الواضح ما إذا كانت اللوحات يمكنها تحمل عبء حركة المرور.
  
• تحديد المواقع: يتم وضع لوحة شمسية نموذجية بطريقة تلتقط أكبر قدر ممكن من ضوء الشمس، مما يعني أنها غالبًا ما تكون مائلة، لسوء الحظ بالنسبة للطرق الشمسية يجب وضع الألواح بشكل أفقي على سطح الطريق وهي ليست زاوية مثالية لإنتاجيتها.
  
• انخفاض الأداء: بالإضافة إلى أن الألواح لا تولد قدرًا كبيرًا من الطاقة بسبب موقعها يمكن أن تكون أيضًا أقل فاعلية بسبب كيفية تثبيتها، حيث يتم تثبيتها على سطح الطريق مما يمنع دوران الهواء، هذا يعني أن الألواح ستسخن أكثر من الألواح الشمسية الموجودة على السطح، لكل درجة مئوية فوق درجة الحرارة المثلى سيتم فقد حوالي 5٪ من كفاءة الطاقة، في هذا الحساب ينخفض ​​أداء اللوحات وهذا يعني أنها تفشل في تحقيق عائد على الاستثمارات.
  
• التكاليف: إن تكلفة الطاقة الشمسية عالية جداً، حيث تعتبر الطرق الشمسية مفهومًا جديدًا نسبيًا وتعتمد على الألواح الشمسية التي لا تكون ميسورة التكلفة، خاصة إذا كانت تهدف إلى تحمل وزن المركبات المتحركة، بالإضافة إلى ذلك سيتم وضع الألواح الواحدة تلو الأخرى بحيث تغطي مئات الآلاف من الأميال.
  هذا يعني أن هناك حاجة إلى الكثير من المال لبدء المشروع مع عدم نسيان الخبرة المطلوبة للعملية بالإضافة إلى الأجهزة الأخرى مثل المحولات والبطاريات والأسلاك الإجمالية، على سبيل المثال تم إطلاق WattWay في فرنسا في عام 2016 وتغطي مساحة كيلومتر واحد فقط أو حوالي 2880 مترًا مربعًا من الألواح الشمسية بتكلفة حوالي 5 ملايين يورو.
  
• لا يمكن تركيبها إلا في مواقع محددة: تمر بعض الطرق عبر الغابات الطبيعية أو الأنفاق أو قريبة من ناطحات السحاب، حيث لا يمكن لهذه الهياكل أو الموائل أن تسمح بالمرور المناسب لأشعة الشمس على الطريق وهذا يترجم أن الطرق الشمسية في مثل هذه المناطق لن تولد طاقة كافية حسب الحاجة، على هذا النحو لا يمكن إصلاحها إلا في مواقع محددة خاصة تلك التي تتلقى الكثير من ضوء الشمس المباشر.
  

هل تُغير الطاقة الشمسية من تقينة المستقبل؟

تعتبر الطرق الشمسية الطريق أمام المستقبل مع الأخذ في الاعتبار زيادة استخدامها وتركيباتها في العالم على مدى السنوات الخمس الماضية، وفيما يلي بعض الدول التي بدأت حقا بأخذ الطرق الشمسية بعين الاعتبار:

• فرنسا: كما ذكرنا أعلاه في توروفري أو بيرش فرنسا تم بناء طريق شمسي بطول كيلومتر واحد في عام 2016 مما يجعله أول طريق شمسي في العالم، حيث يستخدم حوالي 2880 مترًا مربعًا من الطريق الشمسي لتوليد طاقة كافية لتشغيل مصابيح الشوارع في المنطقة.
  
• جورجيا الولايات المتحدة الأمريكية: بعد النجاح الذي تحقق في فرنسا تم تركيب امتداد تجريبي بالقرب من حدود جورجيا وألاباما، شكل هذا الاختبار التجريبي الذي أجرته مؤسسة Ray C. Anderson Foundation جزءًا من مشروع The Ray التابع للمؤسسة وهو مختبر حي بطول 29 كيلومترًا لاختبار الطاقات والتقنيات المتجددة.
  
• الصين: تم بناء اول طريق شمسي بالصين في عام 2018 في جينان، حيث تمكن هذا الطريق من توليد حوالي مليون كيلوواط / ساعة سنويًا، ومع ذلك تم سرقة بعض الألواح بعد وقت قصير من البناء ولكن ليس لها قيمة تجارية ويعتقد أنها اعتُبرت ليتم تصميمها بطريقة عكسية.
  
• الولايات المتحدة: تخطط شركة من ولاية أيداهو الأمريكية لطرح طرق تعمل بالطاقة الشمسية في جميع أنحاء البلاد، حيث أنهم يعتزمون استخدام بلاط الطرق الشمسي السداسي الذي يمكن أن يولد الكهرباء بالإضافة إلى العمل كأسطح قيادة رقمية باستخدام مصابيح LED التي يتم التحكم فيها عن بُعد.