المنظر من أكبر سطح شمسي عمودي في العالم

يحمل ملعب كرة القدم الوطني في النرويج عامل جذب أقل شهرة: 1242 لوحًا شمسيًا ممتدًا عبر السطح.

هذه ليست ألواح السقف المسطحة التقليدية. تتميز الألواح الشمسية الصغيرة ذات الشكل المربع بميزتين رئيسيتين تميزهما عن تلك التي تظهر عادة في المباني: فهي ثنائية الجانب، مما يعني أن لها جانبين نشطين، ويتم تثبيتها عموديًا.

في يونيو 2024، أصبح ملعب أوليفال في أوسلو موطنًا لأكبر لوحة شمسية عمودية في العالم يتم تركيبها على السطح، مما يضع الملعب في طليعة ابتكارات الطاقة المتجددة.

للوهلة الأولى، تبدو الألواح هشة، وقد يقلق المرء بشأن الدوس عليها. لكن خلال زيارتنا للملعب، ندرك سريعًا أنهم يتمتعون بكفاءة لا تصدق في التوليد الطاقة الشمسية.

لدى ملعب أوليفال هدف طموح يتمثل في توليد ما لا يقل عن 250 ألف كيلووات/ساعة من الكهرباء سنويًا، وهو ما يعادل الطاقة اللازمة لتزويد 71 أسرة بالطاقة لمدة عام كامل.

هذه الوحدات الشمسية الرأسية ثنائية الجانب هي الحل الوحيد القادر على تحقيق هذه الأرقام، خاصة في المناطق الباردة والأقل مشمسة. وإذا تحقق الهدف، فسيقوم الملعب بتوسيع تركيبه إلى جوانب أخرى من السقف.

ما الفرق بين الألواح الشمسية الرأسية والأفقية؟

قد يبدو من غير البديهي عدم إمالة الألواح الشمسية لمواجهة الشمس مباشرة، حيث أن التركيبات عادة ما تكون بزاوية لتتماشى مع خط العرض الذي تقع فيه المباني. ومع ذلك، تظهر الدراسات الحديثة أن الألواح الكهروضوئية العمودية ثنائية الجانب يمكن أن تتفوق على النماذج التقليدية من حيث توليد الطاقة.

العلماء في منظمة الأبحاث الهولندية TNO فحصها لماذا هذا هو الحال. ليس لأن الألواح الشمسية ثنائية الجانب لها جانبان متطابقان ولكن متقابلان، ولكن لأن الألواح الكهروضوئية التقليدية المائلة تميل إلى السخونة الزائدة عندما يكون ضوء الشمس قويًا جدًا.

يوضح باس فان آكين، العالم في TNO: “تتوافق درجات حرارة التشغيل المنخفضة مع زيادة الأداء”.

“تفقد الألواح الكهروضوئية حوالي 1 في المائة من الأداء لكل 2 إلى 3 درجات مئوية يتم تسخينها. يمكن للأنظمة الكهروضوئية ذات الأسطح المائلة أن تسخن بسهولة بمقدار 50 درجة، في حين أن الأنظمة الكهروضوئية المفتوحة تشهد ارتفاع حرارة الألواح بما يصل إلى 25 إلى 30 درجة من الهواء المحيط.

يمكن للألواح الشمسية العمودية أن تنتج ما يصل إلى 20 في المائة من الطاقة الإضافية، مما يجعلها ذات قيمة في المناخات ذات فصول الشتاء القاسية والمظلمة، حيث يعد تعظيم إنتاج الطاقة خلال الأيام الأقصر أمرًا بالغ الأهمية.

وفي ملعب أوليفال، تواجه الألواح الشمس مباشرة، مع توجيه نظامها الكهروضوئي من الشمال إلى الجنوب لالتقاط الضوء خلال أوقات الذروة في وقت مبكر من بعد الظهر. تقول ليز كريستين سنسبي، مديرة العقارات في الملعب: “لقد اخترنا هذا التوجه لأننا نريد إنتاج المزيد من الطاقة في فصل الشتاء عندما تكون أسعار الكهرباء أعلى”.

يستخدم الملعب الألواح الرأسية التي طورتها الشركة النرويجية الناشئة Over Easy Solar، والتي جربت اختراعها على مباني أخرى في النرويج قبل الحصول على العقد لتغطية سقف ملعب كرة القدم.

كان تريجفي مونجستاد، الرئيس التنفيذي لشركة Over Easy Solar، يعمل سابقًا في مجال تركيب الألواح الشمسية وأدرك أن تثبيت الألواح الشمسية التقليدية على الأسطح قد يكون صعبًا، نظرًا لكونها ثقيلة وتستغرق وقتًا طويلاً في التركيب. بفضل الألواح الرأسية الجديدة، أصبحت العملية أخف وزنًا، مما يقلل التكاليف ويجعل إكمالها أسهل: يقول مونجستاد: “لقد استغرقنا أربعة أيام لتركيب جميع هذه الوحدات”.

تستفيد الألواح الكهروضوئية العمودية أيضًا من تأثير البياض، حيث يعكس تساقط الثلوج بين الصفوف ضوء الشمس على الألواح، مما يزيد من إنتاجية الطاقة.

في المقابل، تتطلب الألواح الأفقية أو المائلة قدرًا كبيرًا من الصيانة والتنظيف بعد العواصف الثلجية في المناطق الشمالية، أو العواصف الرملية وفي المناخات الجنوبية، وكلاهما يمكن أن يمنع إنتاج الطاقة لأيام كاملة.

تمتلك شركة Over Easy Solar الآن 30 منشأة للطاقة الشمسية في 11 دولة أوروبية، بما في ذلك إسبانيا وسويسرا. لاحظت الشركة أداء منتجها في المناطق الجنوبية أيضًا. “إنه يعمل بشكل جيد، خاصة عندما يقترن به أسطح بيضاء اللون“، وهو عاكس للغاية وهو شائع في البلدان الأكثر سخونة وأكثر إشراقًا لتقليل امتصاص الحرارة”، يشير مونجستاد.

ما هو مستقبل الألواح الشمسية العمودية؟

أصبح تحويل الأماكن العامة إلى منتجي الطاقة واسع الانتشار بشكل متزايد.

ساحة O2 في لندن، أكبر مكان داخلي في أوروبا، وفي تركيا ملعب غلطة سراي هي أمثلة على كيفية أماكن ترفيهية يتجهون نحو الاستدامة من خلال دمج حلول الطاقة المتجددة في عملياتهم مما يساعدهم أيضًا على تقليل التكاليف.

وبينما تسعى المدن إلى تقليل بصمتها الكربونية، فإن الطلب على حلول الطاقة الشمسية الأكثر كفاءة وموفرة للمساحة يتزايد خارج الأماكن العامة فقط.

ويمكن أيضًا دمج هذه الألواح مع الأسطح الخضراء، مما يساعد المدن على امتصاص ثاني أكسيد الكربون وتصبح أكثر صداقة للبيئة – وهي ميزة غير ممكنة مع الألواح المائلة. في ألمانيا، شرفات شمسية – أصبحت الألواح الصغيرة المثبتة على تراسات الشقق شائعة كوسيلة لتعويض الاستهلاك الفردي للطاقة.

يمكن أيضًا أن تجد الألواح الكهروضوئية العمودية مكانًا في حواجز الضوضاء على طول الطرق السريعة أو في المزارع. “الصغيرة [vertical] “إن البصمة مواتية، مما يسمح بالوصول الكافي إلى المحاصيل بين الصفوف … فهو يقلل من التظليل بين الصفوف … كما أنه يعترض أمطارًا أقل مقارنة بالأنظمة المائلة العادية،” يوضح فان أكين، الذي يعمل في مشروع تجريبي للطاقة الكهروضوئية الزراعية في هولندا.

تعد الألواح الشمسية العمودية تقنية ناشئة من المرجح أن تلعب دورًا مهمًا في تحول الطاقة وتساعد الاتحاد الأوروبي على تحقيق هدفه الملزم المتمثل في 42.5 في المائة من الطاقة المتجددة بحلول عام 2030.

وفقا ل المفوضية الأوروبيةومع ذلك، فإن دمج هذه التكنولوجيا يمكن أن يساعد أوروبا بشكل أكبر على إصلاح تقلبات أسعار الطاقة وتوفير المزيد من أمن الطاقة.

ومع ذلك، فإن الطاقة الكهروضوئية العمودية ليست جزءًا من مبدأ “الفائز يأخذ كل السباق”. ويشير مونجستاد إلى أنه لن يكون هناك تحول من الألواح الكهروضوئية الأفقية إلى الألواح الكهروضوئية العمودية في أي وقت قريب؛ من المرجح أن يحدث هذا التغيير عندما تصل التركيبات القديمة إلى نهاية دورة حياتها، وعندها يمكن للشركات استبدال اللوحات القديمة بألواح رأسية.

فقط مزيج من الميول – من العمودي إلى الأفقي، والاتجاهات من الشرق إلى الغرب ومن الجنوب إلى الشمال – سوف يساعد في توليد طاقة ثابتة طوال اليوم وزيادة استقرار أسعار الطاقة في جميع أنحاء القارة.