يبدو أن الطاقة المتجددة هي المستقبل بالفعل، خصوصاً بعد الخطوات الكبيرة التي تخطوها العديد من الدول باتجاه الانتقال للاعتماد أكثر وأكثر على طرق توليد الطاقة الكهربائية اعتماداً على الطاقات المتجددة. أحد هذه الوسائل المميزة والمبتكرة في سبيل تعزيز استثمار الطاقات المتجددة هي فكرة “الطرق الشمسية Solar Road”.
وبعد سنين من الاقتراحات والتجارب، أُعلن في هولندا رسمياً عن افتتاح أول طريق للسيارات قادر على توليد الطاقة الكهربائية اعتماداً على الطاقة الشمسية، وذلك بعد تصريح شركة Imtech في هولندا عن افتتاحها لأول طريق مزود بهذه التقنية في مدينة Krommwnie، وسيتم تضمين الطريق ضمن شبكة المواصلات والطرق العامة في هولندا، وذلك بما يتوافق مع الزيادة على متطلبات استهلاك الطاقة والاتجاهات المعمول بها في هولندا من أجل الاعتماد أكثر وأكثر على مصادر الطاقة المتجددة. وسيتم افتتاح الطريق الجديد للاستخدام العام بدءاً من 12 تشرين الثاني/نوفمبر الحالي.
مشروع SolaRoad هو مشروع طموح وجديد، يهدف لاستغلال شبكات الطرق والمواصلات العامة من أجل توليد الطاقة الشمسية، وذلك عبر تضمين الخلايا الشمسية نصف الناقلة ضمن بنية الطرق الاسمنتية.
قامت السلطات المحلية في هولندا بتمويل النسخة التجريبية لهذا المشروع بكلفةٍ قدرها 3 مليون يورو، وقد تم بناء الحلقة التجريبية لهذا المشروع اعتماداً على طريقٍ يتكون من خطين أساسيين، الخط الأول يتكون من ألواحٍ اسمنتية من الاسمنت المعد مسبقاً والذي يتصل بشبكة الطرق والمواصلات العامة في هولندا، أما الخط الثاني فيتكون من ألواح اسمنتية مدمج مع طبقاتٍ من الخلايا الشمسية المصنوعة من البلورات السليكونية، وبأبعادٍ قدرها 2.5*3.5 متر، وتم تغطية هذا الخط بطبقةٍ زجاجية نصف شفافة ذات سماكة تبلغ 1 سنتمي متر تقريباً.
يتم تصنيع الخلايا الشمسية المصنوعة من البلورات السليكونية اعتماداً على نوعين من أنصاف النواقل المشابة، ويمكن تعريف عملية “الإشابة Doping” على أنها العملية التي يتم بواسطتها إضافة شوائب إلى البلورات السليكونية النقية. إذا تم إضافة شوائب إلى السليكون نصف الناقل من النمط n-type فإن ذلك سيؤدي إلى نشوء نواقل الكترونية حرة، وبالعكس تماماً، فإن إضافة الشوائب إلى السليكون نصف الناقل من النمط p-type سيؤدي إلى تشكيل الثقوب (شحنات موجبة)، وعندما تتقابل مادتين نصف ناقليتين من النمط n-type و p-type مع بعضهما البعض سيتم تشكيل ما يعرف بالـ “وصلة Junction”. تقوم الالكترونات من الطبقة n-type بعبور الوصلة من أجل الالتقاء مع الثقوب في الطبقة p-type، والتي بدورها تتحرك عبر الوصلة من أجل الالتقاء مع الإلكترونات في الطبقة n-type، مخلفةً ورائها شحناتٍ سالبة. حركة الإلكترونات عبر الوصلة ستؤدي لنشوء حقل كهربائي داخلي سيكون حاضراً على الدوام ضمن الخلية. الآن، عندما تقوم الفوتونات الموجودة ضمن الأشعة الشمسية بالاصطدام بالخلية الشمسية المكونة من البلورات السليكونية نصف الناقلة، فإن ذلك سيؤدي لإطلاق وتحرير للإلكترونات عبر الوصلة كي تعود إلى الطبقة n-type، وكذلك بالنسبة للثقوب كي تعود إلى الطبقة p-type. عملية فصل الشحنات عبر الوصلة نصف الناقلة، وتذبذب الشحنات الموجبة والسالبة عبر الوصلة سيؤدي بالنتيجة إلى نشوء فرق جهد كهربائي ضمن الوصلة نصف الناقلة، وهذا هو مبدأ عمل الخلايا الشمسية.
وخلال فترة بحث وتجريب مدتها 3 سنوات، قام الفريق بجمع البيانات وإجراء الأبحاث بهدف الحصول على معلوماتٍ حول عددٍ من العوامل التي قد تؤثر على تقدم مشروع الطرق الشمسية، وبالإضافة إلى التجارب المخبرية، فإن جوانب عديدة من المشروع قد تم البحث عنها وتعديلها. وما تم القيام به هو تضمين هذه التقنيات ضمن شبكة طرقات الاسمنتية التقليدية وتعديلها كي تكون قادرةً على توليد الطاقة الشمسية واستغلالها بأفضل شكلٍ ممكن.
وعلى الرغم من الطريق أحادي الخط الحديث الذي تم إنتاجه يقوم بإنتاج طاقة كهربائية أقل بـ 30% من الطاقة الكهربائية التي تستطيع ألواح الشمسية التقليدية توليدها، فإن الباحثون يأملون بأن الطرق الشمسية ستكون قادرة على استخدام 20% من معظم شبكة الطرق البالغ طولها 140 ألف كم وذلك في مجال الطاقات المتجددة، وهذا سيزيد من المساحة السطحية الممكن استغلالها.
بالنسبة للمشاريع المستقبلية، فإنها ستهدف أيضاً لاستخلاص الحرارة التي تقوم الطرق الاسفلتية بتخزينها أثناء ساعات النهار، واستغلال هذه الحرارة أيضاً بمجال إنتاج وتوليد الطاقة الكهربائية.
المصدر: موقع Phys.org
الموقع الرسمي لمشروع SolaRoad: اضغط هنا
