به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، استان اوترخت در هلند با اجرای پروژه‌ای پیشگامانه، نمونه‌ای برجسته از تلفیق فناوری‌های نوین با زیرساخت‌های شهری را ارائه کرده است. این مسیر دوچرخه‌سواری خورشیدی که به‌عنوان طولانی‌ترین مسیر مجهز به فناوری فتوولتائیک در جهان شناخته می‌شود، نه‌تنها بستری ایمن برای تردد دوچرخه‌سواران فراهم کرده است، بلکه به‌طور هم‌زمان برق تجدیدپذیر تولید می‌کند که به شبکه محلی انرژی تزریق می‌شود.
این پروژه بخشی از راهبرد اقلیمی اوترخت برای دستیابی به بی‌طرفی کربن تا سال ۲۰۴۰ است و در چهارچوب سیاست «استفاده دوگانه از زمین» در هلند اجرا شده است. هدف این رویکرد بهره‌برداری هم‌زمان از فضاهای شهری برای حمل‌ونقل و تولید انرژی است، بدون آن‌که به زمین‌های کشاورزی یا منابع طبیعی آسیب وارد شود.
مسیر خورشیدی مارتنس‌دایک با طول تقریبی ۳۳۰ تا ۳۵۰ متر، از بلوک‌های بتنی پیش‌ساخته تشکیل شده است. در هر بلوک، سلول‌های خورشیدی تعبیه شده‌اند که با لایه‌ای شفاف و محافظ پوشانده شده‌اند. این لایه ضمن محافظت مکانیکی، امکان عبور نور خورشید به سلول‌ها را فراهم می‌کند. سطح رویی مسیر از مواد ضدلغزش ساخته شده و شامل دانه‌های شیشه‌ای ریز است تا در شرایط بارانی یا لغزنده، ایمنی دوچرخه‌سواران حفظ شود. طراحی این سطح به‌گونه‌ای است که کمی زبر است و از سر خوردن جلوگیری می‌کند. بلوک‌ها بر یک مسیر دوچرخه‌سواری موجود نصب شدند تا کمترین تأثیر را بر چشم‌انداز طبیعی داشته باشد و کاربری قبلی حفظ شود.
طراحی فنی و ظرفیت انرژی
سلول‌های فتوولتائیک در بلوک‌های بتنی، نور خورشید را به برق مستقیم (DC) تبدیل می‌کنند. این سلول‌ها در برابر فشار مکانیکی و شرایط جوی محافظت شده‌اند و هر بلوک مجهز به میکرواینورترهایی (micro inverter) است که برق مستقیم را به برق متناوب (AC) تبدیل و به شبکه محلی تزریق می‌کنند. این اینورترها به سیستم ابری متصل هستند و عملکرد آن‌ها به‌صورت لحظه‌ای پایش و بهینه‌سازی می‌شود. ظرفیت کل مسیر خورشیدی حدود ۱۷۸.۵ کیلووات برآورد شده است که برای تأمین برق سالانه حدود ۴۰ خانوار متوسط کافی است. اگرچه تولید واقعی برق کمتر از پیش‌بینی‌های اولیه بوده، اما عملکرد پروژه نشان‌دهنده امکان‌پذیری فنی و کاربردی این نوع زیرساخت‌هاست.
هزینه اجرای این پروژه حدود ۱.۳ میلیون یورو بوده است که در حال حاضر مانعی برای اجرای گسترده در سطح ملی یا بین‌المللی محسوب می‌شود. کارشناسان امیدوارند که با پیشرفت فناوری و تولید انبوه، هزینه‌ها به‌مرور کاهش پیدا کند و امکان تکرار پروژه در سایر مناطق فراهم شود. اجرای این پروژه با همکاری چند سازمان تخصصی انجام شده است؛ از جمله شورای اوترخت به‌عنوان سازمان مسئول برنامه‌ریزی، شرکت استروکتون به‌عنوان مجری عمرانی و شرکت اس‌پی‌آی‌ای هلند که طراحی سیستم‌های الکتریکی و یکپارچه‌سازی فناوری‌های خورشیدی با زیرساخت شهری را برعهده داشته است.
بلوک‌های بتنی مورد استفاده در مسیر خورشیدی و لایه محافظ شفاف آن‌ها برای تحمل فشار ناشی از عبور دوچرخه‌ها طراحی شده‌اند به‌گونه‌ای که بتوانند فشارهای مکانیکی ناشی از تردد مداوم دوچرخه‌ها را در طول روز تحمل کنند، بدون آن‌که ساختار داخلی سلول‌های خورشیدی دچار آسیب شود. این بلوک‌ها دارای لایه‌ای شفاف و مقاوم در برابر ضربه، خراش و تغییرات دمایی هستند که ضمن محافظت از اجزای الکتریکی، امکان عبور نور خورشید به سطح سلول‌های فتوولتائیک را فراهم می‌سازد.
با وجود این طراحی مقاوم، سطح مسیر در معرض عوامل محیطی همچون گرد و غبار، گل، برگ‌های خشک و آلودگی‌های شهری قرار دارد که می‌توانند به‌مرور زمان موجب کاهش شدت تابش مؤثر و در نتیجه افت عملکرد پنل‌های خورشیدی شوند. از این رو، نگهداری منظم و پاک‌سازی سطح مسیر برای حفظ عملکرد انرژی و ایمنی ضروری است.
طراحی صاف و افقی مسیر برای ایمنی دوچرخه‌سواران نیز موجب کاهش زاویه تابش خورشید و در نتیجه کاهش بازدهی نسبت به پنل‌های سقفی یا زاویه‌دار می‌شود. از سوی دیگر، عوامل محیطی همچون بارش باران‌های اسیدی، دمای بالا یا پوشش برف می‌توانند عملکرد سیستم را تحت تأثیر قرار دهند.
تحلیل و بررسی پروژه
با استناد به تجربیات فنی پروژه‌های مشابه در حوزه فتوولتائیک شهری، می‌توان الگوی تقریبی بازده انرژی این مسیر را در طول سال به دست آورد. این تحلیل بر اساس پارامترهایی نظیر تابش خورشیدی، میزان تولید برق، درصد افت انرژی و نسبت عملکرد سیستم در ماه‌های مختلف تنظیم شده است.
در ماه ژانویه، که یکی از سردترین و کم‌نورترین ماه‌های سال در هلند محسوب می‌شود، میزان تابش خورشیدی بر سطح پنل‌ها بین ۴۰ تا ۵۰ کیلووات‌ساعت بر متر مربع برآورد می‌شود. در این شرایط، خروجی برق سیستم در پایین‌ترین سطح سالانه قرار دارد. افت انرژی در این ماه به‌دلیل زاویه کم تابش خورشید، افزایش آلودگی سطحی و احتمال پوشش برف، بین ۱۵ تا ۳۰ درصد تخمین زده می‌شود. نسبت عملکرد سیستم در ژانویه بین ۰.۷۰ تا ۰.۷۵ است که نشان‌دهنده کاهش قابل‌توجه بهره‌وری نسبت به ظرفیت نظری پنل‌هاست.
در ماه آوریل، با افزایش ساعات آفتابی و بهبود شرایط جوی، تابش خورشیدی به حدود ۱۰۰ تا ۱۳۰ کیلووات‌ساعت بر متر مربع می‌رسد. تولید برق در این ماه در سطح متوسط قرار دارد و افت انرژی به‌دلیل کاهش عوامل مزاحم همچون سایه‌اندازی و آلودگی سطحی، بین ۱۰ تا ۲۰ درصد برآورد می‌شود. نسبت عملکرد سیستم در آوریل بهبود یافته و در محدوده ۰.۷۵ تا ۰.۸۰ قرار می‌گیرد که نشان‌دهنده افزایش کارایی پنل‌ها در فصل بهار است.
ماه جولای به‌عنوان یکی از گرم‌ترین و آفتابی‌ترین ماه‌های سال، بالاترین میزان تابش خورشیدی در حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰ کیلووات‌ساعت بر متر مربع را برای پنل‌ها فراهم می‌کند. در این ماه، خروجی برق در بالاترین سطح سالانه قرار دارد و افت انرژی به‌دلیل شرایط مساعد محیطی، به حداقل و نسبت عملکرد سیستم به حدود ۰.۸۰ تا ۰.۸۵ می‌رسد که بیانگر بهره‌برداری بهینه از ظرفیت فتوولتائیک مسیر خورشیدی است.
در ماه اکتبر، با کاهش تدریجی تابش خورشید و افزایش رطوبت و آلودگی سطحی، تابش خورشیدی به حدود ۸۰ تا ۱۱۰ کیلووات‌ساعت بر متر مربع کاهش پیدا می‌کند. تولید برق در این ماه در سطح متوسط قرار دارد، اما افت انرژی به‌دلیل شرایط متغیر جوی، بین ۱۲ تا ۲۵ درصد تخمین زده می‌شود. نسبت عملکرد سیستم در اکتبر نیز در محدوده ۰.۷۰ تا ۰.۸۰ قرار دارد، که نشان‌دهنده آغاز افت تدریجی بهره‌وری در نیمه دوم سال است.
این تحلیل نشان می‌دهد که عملکرد مسیر خورشیدی مارتنس‌دایک به‌شدت تحت تأثیر فصل، زاویه تابش، شرایط سطحی و عوامل محیطی قرار دارد. برای حفظ بازدهی سالانه مطلوب، اجرای برنامه‌های منظم پاک‌سازی، پایش لحظه‌ای و نگهداری فنی ضروری است. درک دقیق از الگوی فصلی عملکرد می‌تواند به بهینه‌سازی طراحی و بهره‌برداری از پروژه‌های مشابه در آینده کمک کند.
پروژه مسیر خورشیدی مارتنس‌دایک در راستای اهداف اقلیمی استان اوترخت اجرا شده است. با نصب پنل‌های خورشیدی در مسیرهای موجود، نه‌تنها نیاز به زمین جدید حذف می‌شود، بلکه زیرساخت‌های شهری به‌صورت چندمنظوره مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیاست در بلندمدت می‌تواند نقش مهمی در حفظ منابع طبیعی و کاهش ردپای کربنی شهرها ایفا کند.
بازخورد اجتماعی نسبت به این پروژه بسیار مثبت است. ساکنان محلی از جمله دانش‌آموزان و دوچرخه‌سواران، استقبال مثبتی از مسیر خورشیدی دارند. آنان ضمن قدردانی از مزایای زیست‌محیطی، تأکید کرده‌اند که ایمنی و کارایی مسیر حفظ شده و تجربه دوچرخه‌سواری دچار اختلال نشده است.
سرمایه‌گذاری اولیه برای ساخت این مسیر ۳۳۰ متری حدود ۱.۳ میلیون یورو بوده است. این مبلغ شامل هزینه بلوک‌های بتنی پیش‌ساخته با سلول‌های خورشیدی تعبیه‌شده، لایه‌های محافظ شفاف، میکرواینورترها، نصب، یکپارچه‌سازی الکتریکی و سامانه‌های پایش عملکرد می‌شود. نگهداری سالانه مسیر شامل پاک‌سازی سطح برای کاهش افت ناشی از آلودگی و در صورت نیاز، تعمیر یا تعویض لایه‌های سطحی و اجزای الکتریکی است. طول عمر مورد انتظار این زیرساخت بین ۲۰ تا ۲۵ سال برآورد شده و هزینه‌های عملیاتی آن، شامل نیروی انسانی برای پایش و نگهداری، در مقایسه با هزینه سرمایه‌گذاری اولیه بسیار ناچیز است.
از نظر تولید انرژی، این مسیر قادر است سالانه حدود ۴۰ هزار کیلووات‌ساعت برق تولید کند که معادل مصرف سالانه ۴۰ خانوار متوسط است. با فرض قیمت متوسط برق در منطقه حدود ۰.۲۰ یورو به ازای هر کیلووات‌ساعت، صرفه‌جویی مالی سالانه حدود هشت هزار یورو خواهد بود.
پیشرفت‌های فناوری، کاهش قیمت مصالح، افزایش بازده سلول‌های خورشیدی و رشد قیمت برق در آینده می‌تواند میزان این صرفه‌جویی را افزایش و در نتیجه دوره بازگشت سرمایه را در پروژه‌های بعدی به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد. این پروژه‌ها اهدافی فراتر از بازده اقتصادی کوتاه‌مدت دنبال می‌کنند که از آن جمله می‌توان به ارتقای پایداری شهری، توسعه فناوری‌های نوین و ایجاد زیرساخت‌های چندمنظوره در محیط‌های شهری پرتراکم اشاره کرد.
