تحويل الجدران الحدودية إلى مصادر طاقة باستخدام الأسوار الشمسية في ألمانيا

تقوم شركات مثل Next2Sun بتركيب ألواح كهروضوئية ثنائية الوجه على الأسوار الحدودية. تولد هذه الألواح الكهرباء مع الحفاظ على تحديد حدود الملكية. يعالج هذا المفهوم مشكلة حقيقية في سوق الطاقة الألماني: المساحة المناسبة على أسطح المنازل محدودة، بينما يتزايد الطلب على توليد الطاقة الموزعة باستمرار.

لماذا لم تعد أسطح المنازل كافية؟

لا تستطيع العديد من المباني الألمانية استيعاب أنظمة الطاقة الشمسية التقليدية. فالأسقف المظللة، وزوايا الميل غير المناسبة، وحدود الأحمال الهيكلية، كلها عوامل تحد من تركيب الألواح الشمسية القياسية. يوفر السياج الرأسي خيارًا آخر لأصحاب العقارات، إذ يستغل مساحات ضيقة من الأرض كانت ستظل مهملة لولا ذلك.

تمتص الخلايا ثنائية الوجه الضوء من كلا جانبي اللوحة. تفقد الوحدة المثبتة عموديًا جزءًا من أشعة الشمس القوية في منتصف النهار التي تلتقطها منظومة السقف المائلة. وتعوض ذلك بتجميع الضوء المنعكس والمنتشر طوال اليوم. ويكون إنتاج الطاقة في الصباح والمساء أقوى بشكل ملحوظ من أنظمة السقف التقليدية، مما يُحسّن من استقرار منحنى الإنتاج خلال ساعات النهار.

يُنتج سياج سكني بارتفاع عشرة أمتار عادةً ما بين كيلوواط واحد و1.5 كيلوواط من الطاقة المركبة. وفي ظل الظروف المواتية، يُنتج هذا السياج ما بين 5 إلى 7.5 كيلوواط ساعة يوميًا، وهو ما يُغطي جزءًا كبيرًا من احتياجات المنزل العادي من الكهرباء.

سياسة الطاقة تدفع إلى تبنيها

أدى سعي ألمانيا لتحقيق الاكتفاء الذاتي في مجال الطاقة إلى إضفاء أهمية تجارية إضافية على الطاقة الشمسية العمودية. وقد زادت الاضطرابات الأخيرة في أسواق الطاقة الأوروبية من الضغط على الأسر والشركات لتوليد المزيد من الكهرباء محلياً. وتُعدّ الأسوار الشمسية حلاً مثالياً لهذه الحاجة، فهي لا تتطلب مساحة إضافية وتعمل على البنية التحتية الحدودية القائمة.

طورت شركة Next2Sun أنظمة للاستخدامات السكنية والزراعية والتجارية. يعمل كل نظام كحاجز للخصوصية ومصدر للطاقة في آن واحد. هذه الوظيفة المزدوجة تجعل الجدوى الاقتصادية أكثر جاذبية للمشترين الذين يوازنون بين تكاليف التركيب الأولية والعوائد طويلة الأجل.

يشجع إطار سياسة التحول الطاقي الألماني الأوسع نطاقاً على توليد الطاقة الموزعة على جميع المستويات. وتندرج أنظمة السياج الشمسي ضمن هذا الإطار، فهي صغيرة بما يكفي لأصحاب المنازل الأفراد، وقابلة للتوسع بما يكفي للمشغلين التجاريين الكبار.

مطار فرانكفورت يحدد المعايير

يُعدّ مطار فرانكفورت أهمّ مشروعٍ من نوعه حتى الآن. فقد افتتحت شركة "فرابورت"، المشغّلة للمطار، محطةً عموديةً للطاقة الشمسية بطول 2.8 كيلومتر على طول محيط المطار. ويستخدم المشروع حوالي 37,000 ألف وحدة شمسية، لتصل القدرة المركبة إلى 17.4 ميغاواط.

تتوقع شركة فرابورت أن يُولّد هذا المشروع ما يصل إلى 17.4 مليون كيلوواط/ساعة سنويًا. وتُستخدم هذه الكهرباء بشكل أساسي لتشغيل أنظمة تكييف الهواء في مبنى الركاب، بالإضافة إلى أسطول شحن السيارات الكهربائية المتنامي في المطار. ويُعدّ كلا الأمرين من الأحمال العالية والمتزايدة في أهمّ المحاور الأوروبية.

يتجاوز مشروع فرانكفورت مجرد أرقامه المعلنة، فهو يُظهر إمكانية دمج الطاقة الشمسية العمودية في البنية التحتية القائمة دون استهلاك أراضٍ إضافية. وهذا أمر بالغ الأهمية في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية حيث تشتد المنافسة على الأراضي وتُفرض قيود تخطيطية صارمة.

تُشكّل المطارات فرصةً مميزة. فمساحاتها الخارجية طويلة، ومسيّجة لأسباب أمنية، وتفتقر إلى الظل في معظمها. كما أن البنية التحتية متوفرة بالفعل. ولا يتطلب إضافة قدرة الطاقة الشمسية إليها أي استملاك لأراضٍ جديدة، وبأقل قدر من تعطيل العمليات.

ما الذي لا تزال التكنولوجيا بحاجة إلى إثباته؟

تُعدّ الأسوار الشمسية العمودية تقنية موثوقة وقابلة للتطبيق. وتكون جدواها التجارية أقوى في الأماكن التي تكون فيها مساحة الأسطح محدودة، والأراضي باهظة الثمن، والبنية التحتية للحدود بحاجة إلى استبدال أو تحديث.

تُعدّ أرقام إنتاج الطاقة من نظام سياج سكني حقيقية، ولكنها محدودة. إذ يغطي ما بين 5 إلى 7.5 كيلوواط/ساعة يوميًا جزءًا من استهلاك المنزل. ولا يُغني هذا النظام عن تركيب نظام كامل على السطح، إن وُجد. لذا، ينبغي على المشترين دراسة الخيارين معًا قبل اتخاذ القرار.

ستكون بيانات الأداء من المنشآت الكبيرة مثل منشأة فرانكفورت ذات أهمية بالغة. وسيحدد التحقق المستقل من أرقام الإنتاج السنوية ومعدلات التدهور وتكاليف الصيانة مدى ثقة المطورين في توسيع نطاق استخدام هذه التقنية عبر البنية التحتية للنقل والخدمات اللوجستية في أوروبا.

لم تنشر شركتا Next2Sun وFraport بيانات أداء مدققة من جهات خارجية في المصادر التي تمت مراجعتها لهذه المقالة. لذا، ينبغي التعامل مع الادعاءات المتعلقة بأرقام الإنتاج السنوي المتوقعة على أنها مجرد توقعات من المشغلين إلى حين التحقق منها من خلال تقييم مستقل.

تُعدّ تجربة السياج الشمسي في ألمانيا حلاً عملياً لمجموعة محددة من القيود. وستكون هذه التجربة ذات أهمية بالغة في الدول التي تعاني من ندرة مساحات الأسطح، وارتفاع تكاليف الطاقة، وجهود حكوماتها الحثيثة لتحقيق أهداف توليد الطاقة الموزعة. وتنطبق هذه المواصفات على المملكة المتحدة وهولندا وبلجيكا.

كان السياج موجوداً دائماً. والآن أصبح له وظيفة.