1242 لوحة شمسية ممتدة عبر السقف، في ملعب كرة القدم الوطني في النرويج، هذه ليست ألواحًا تقليدية للأسقف المسطحة.
تتميز الألواح الشمسية الصغيرة ذات الشكل المربع بميزتين رئيسيتين تميزها عن تلك التي نراها عادةً في المباني: فهي ثنائية الوجه، أي أن لها جانبين نشطين، ويتم تركيبها عموديًا.
في يونيو 2024، أصبح ملعب أوليفال في أوسلو موطنًا لأكبر تركيب للألواح الشمسية العمودية على السطح في العالم، مما يضع الملعب في طليعة ابتكارات الطاقة المتجددة.
للوهلة الأولى، تبدو الألواح هشة، وقد يخشى المرء من المشي عليها. ولكن أثناء زيارة الأستاد، سرعان ما ترى أنها فعالة بشكل لا يصدق في توليد الطاقة الشمسية.
لدى ملعب أوليفال هدف طموح يتمثل في توليد ما لا يقل عن 250 ألف كيلووات في الساعة من الكهرباء سنويًا، وهو ما يعادل الطاقة اللازمة لتشغيل 71 منزلًا لمدة عام كامل.
هذه الألواح الشمسية العمودية ثنائية الجوانب هي الحل الوحيد القادر على تحقيق هذه الأرقام، خاصة في المناطق الأكثر برودة وأقل تعرضًا لأشعة الشمس، وإذا تم تحقيق هذا الهدف، فسوف يقوم الاستاد بتوسيع تركيبه إلى جوانب أخرى من السطح.
ما هو الفرق بين الألواح الشمسية العمودية والأفقية؟
قد يبدو من غير المنطقي عدم إمالة الألواح الشمسية لمواجهة الشمس مباشرة، حيث يتم عادةً ضبط زوايا التركيبات بحيث تتوافق مع خط العرض الذي تقع فيه المباني، ومع ذلك، تُظهر الدراسات الحديثة أن الألواح الكهروضوئية الرأسية ثنائية الوجه يمكن أن تتفوق على النماذج التقليدية من حيث توليد الطاقة.
وقد قام العلماء في منظمة الأبحاث الهولندية TNO بفحص سبب حدوث ذلك. ولا يرجع ذلك إلى أن الألواح الشمسية ثنائية الوجه لها جانبان متطابقان ولكن متعاكسان، ولكن لأن الألواح الكهروضوئية المائلة التقليدية تميل إلى ارتفاع درجة حرارتها عندما تكون أشعة الشمس قوية للغاية.
يوضح باس فان آكين، أحد العلماء في TNO، أن “درجات حرارة التشغيل المنخفضة تتوافق مع زيادة الأداء”، ويضيف: “تفقد الألواح الكهروضوئية نحو 1% من أدائها مع كل درجتين إلى ثلاث درجات مئوية ترتفع فيها درجة الحرارة، ويمكن لأنظمة الألواح الكهروضوئية ذات الأسقف المائلة أن ترتفع درجة حرارتها بسهولة بمقدار 50 درجة، في حين ترتفع درجة حرارة الألواح الكهروضوئية ذات الأسقف المفتوحة بمقدار 25 إلى 30 درجة عن الهواء المحيط”.
يمكن أن تنتج الألواح الشمسية الرأسية ما يصل إلى 20 في المائة من الطاقة أكثر، مما يجعلها ذات قيمة في المناخات ذات الشتاء القاسي والمظلم، حيث يعد تعظيم إنتاج الطاقة خلال الأيام الأقصر أمرًا بالغ الأهمية.
في ملعب أوليفال، تواجه الألواح الشمسية الشمس مباشرة، حيث يتجه نظام الطاقة الكهروضوئية من الشمال إلى الجنوب لالتقاط الضوء خلال أوقات الذروة في فترة ما بعد الظهر. وتقول ليز كريستين سانسبي، مديرة العقارات في الملعب: “لقد اخترنا هذا الاتجاه لأننا نريد إنتاج المزيد من الطاقة في الشتاء عندما تكون أسعار الكهرباء أعلى”.
ويستخدم الملعب ألواحًا رأسية طورتها شركة Over Easy Solar النرويجية، والتي جربت اختراعها على مبانٍ أخرى في النرويج قبل تأمين العقد لتغطية سقف ملعب كرة القدم.
عمل تريجفي مونجستاد، الرئيس التنفيذي لشركة أوفر إيزي سولار، سابقًا في تركيب الألواح الشمسية وأدرك أن الألواح الكهروضوئية التقليدية قد يكون من الصعب تثبيتها على الأسطح، لأنها ثقيلة وتستغرق وقتًا طويلاً في التركيب، ومع الألواح الرأسية الجديدة، أصبحت العملية أخف وزنًا، مما يقلل التكاليف ويجعل إكمالها أسهل: يقول مونجستاد: “استغرقنا أربعة أيام لتثبيت كل هذه الوحدات”.
وتستفيد الألواح الكهروضوئية العمودية أيضًا من تأثير الانعكاس، حيث تعكس الثلوج المتساقطة بين الصفوف ضوء الشمس على الألواح، مما يعزز إنتاج الطاقة.
في المقابل، تتطلب الألواح الأفقية أو المائلة قدرًا كبيرًا من الصيانة والتنظيف بعد العواصف الثلجية في المناطق الشمالية، أو العواصف الرملية في المناخات الجنوبية، وكلاهما يمكن أن يعيق إنتاج الطاقة لأيام كاملة.
تمتلك شركة Over Easy Solar الآن 30 منشأة للطاقة الشمسية في 11 دولة أوروبية، بما في ذلك إسبانيا وسويسرا، وقد لاحظت الشركة أداء منتجها في المناطق الجنوبية أيضًا.
ويشير مونجستاد إلى أن “المنتج يعمل بشكل جيد، خاصة عند إقرانه بأسقف بيضاء اللون ، والتي تعكس الضوء بشكل كبير وهي شائعة في البلدان الأكثر حرارة وأشعة الشمس لتقليل امتصاص الحرارة”.
ما هو مستقبل الألواح الشمسية العمودية؟
إن تحويل الأماكن العامة إلى أماكن منتجة للطاقة أصبح أمرا شائعا بشكل متزايد.
وتعد ساحة O2 في لندن، أكبر مكان مغطى في أوروبا، وملعب جالاتاسراي في تركيا، من الأمثلة على كيفية تحرك أماكن الترفيه نحو الاستدامة من خلال دمج حلول الطاقة المتجددة في عملياتها مما يساعدها أيضًا على خفض التكاليف.
مع سعي المدن إلى تقليل بصمتها الكربونية، يتزايد الطلب على حلول الطاقة الشمسية الأكثر كفاءة وتوفيرًا للمساحة بما يتجاوز الأماكن العامة.
يمكن أيضًا دمج هذه الألواح مع الأسطح الخضراء، مما يساعد المدن على امتصاص ثاني أكسيد الكربون وتصبح أكثر ملاءمة للبيئة – وهي ميزة غير ممكنة مع الألواح المائلة. في ألمانيا، أصبحت الشرفات الشمسية – الألواح الصغيرة المثبتة على شرفات الشقق – شائعة كوسيلة للتعويض عن استهلاك الطاقة الفردي.
كما يمكن للألواح الكهروضوئية الرأسية أن تجد مكانًا لها في حواجز الضوضاء على طول الطرق السريعة، أو في المزارع. ويوضح فان آكين، الذي يعمل على مشروع تجريبي للطاقة الشمسية الكهروضوئية في هولندا، أن “البصمة [الرأسية] الصغيرة مواتية، حيث تسمح بالوصول الكافي إلى المحاصيل بين الصفوف… كما تقلل من التظليل بين الصفوف… كما أنها تعترض كمية أقل من الأمطار مقارنة بالأنظمة المائلة العادية”.
تُعد الألواح الشمسية العمودية تقنية ناشئة من المرجح أن تلعب دورًا مهمًا في التحول في مجال الطاقة وتساعد الاتحاد الأوروبي على تحقيق هدفه الملزم المتمثل في 42.5 في المائة من الطاقة المتجددة بحلول عام 2030.
وبحسب المفوضية الأوروبية، فإن دمج هذه التكنولوجيا يمكن أن يساعد أوروبا بشكل أكبر في إصلاح تقلبات أسعار الطاقة وتوفير المزيد من أمن الطاقة.
ولكن الألواح الكهروضوئية العمودية ليست جزءاً من سباق “الفائز يحصل على كل شيء”، ويشير مونجستاد إلى أنه لن يكون هناك تحول من الألواح الكهروضوئية الأفقية إلى العمودية في أي وقت قريب؛ ومن المرجح أن يحدث هذا التغيير عندما تصل التركيبات القديمة إلى نهاية دورة حياتها، وعند هذه النقطة يمكن للشركات استبدال الألواح القديمة بألواح عمودية.
مزيجًا فقط من الاتجاهات – من الرأسي إلى الأفقي، والتوجهات من الشرق إلى الغرب ومن الجنوب إلى الشمال – سيساعد في توليد طاقة ثابتة طوال اليوم ومزيد من استقرار أسعار الطاقة في جميع أنحاء القارة.
