به گزارش سرویس ترجمه پردیسان آنلاین، در عصر توسعه پایدار و شهرهای هوشمند، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر دیگر محدود به پشت‌بام‌ها و مزارع خورشیدی نیست. یکی از نوآوری‌های چشمگیر در این حوزه، پیاده‌روهای خورشیدی هستند؛ این سطوح قابل عبور نه‌تنها مسیر حرکت عابران را فراهم می‌کنند، بلکه هم‌زمان بخشی از برق مورد نیاز مسیر را تأمین می‌کنند. این فناوری با هدف بهره‌برداری از فضاهای شهری بدون استفاده، کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و تأمین انرژی محلی، در حال گسترش در نقاط مختلف جهان است. پیاده‌روهای خورشیدی می‌توانند در پارک‌ها، مسیرهای عمومی، محوطه‌های دانشگاهی و حتی مراکز تجاری نصب شوند. مزیت اصلی آن‌ها، تولید انرژی بدون اشغال فضای اضافی و ادغام کامل با طراحی شهری است.
پیاده‌روهای خورشیدی در دانشگاه تامپسون ریورز، کملوپس
شهر کملوپس در استان بریتیش کلمبیای کانادا، به‌دلیل برخورداری از میزان بالای تابش خورشید در طول سال، به یکی از پیشگامان جهانی در اجرای پروژه‌های خورشیدی شهری تبدیل شده است. این شهر به‌طور متوسط سالانه بیش از ۳۱۰۰ ساعت آفتابی دارد که معادل بیش از ۲۶۰ ساعت در ماه است. در فصل‌های سرد، میانگین تابش روزانه حدود دو ساعت است، در حالی‌که در ماه‌های گرم، به‌ویژه بین مه تا اوت، این عدد به ۱۰ ساعت در روز می‌رسد. این شرایط اقلیمی مطلوب، زمینه‌ای مناسب برای بهره‌برداری از انرژی خورشیدی در زیرساخت‌های شهری فراهم کرده است، از جمله در پروژه‌های نوآورانه‌ای همچون پیاده‌روهای خورشیدی که در دانشگاه تامپسون ریورز (TRU) اجرا شده‌اند.
نخستین پیاده‌رو خورشیدی در آمریکای شمالی در سال ۲۰۱۶ در محوطه دانشگاه TRU نصب شد. این مسیر ۱۴ متری شامل ۱۶ ماژول خورشیدی است که به‌صورت یکپارچه در کف پیاده‌رو تعبیه شده‌اند. طراحی این پنل‌ها به‌گونه‌ای است که در برابر لغزش مقاوم هستند و تحمل عبور عابران پیاده و وسایل نقلیه سبک را دارند. سیستم به‌طور هوشمندانه برای مقابله با سایه‌های متغیر در طول روز بهینه‌سازی شده و قادر است تولید انرژی را در شرایط نوری مختلف حفظ کند. برق تولیدشده از این مسیر خورشیدی به‌طور مستقیم به دفتر پایداری دانشگاه متصل است و انرژی مورد نیاز برای روشنایی، رایانه‌ها و تجهیزات اداری ساختمان‌های مجاور را تأمین می‌کند. مطالعات نشان می‌دهد این مسیر قادر است سالانه حدود ۱۳۰۰ کیلووات‌ساعت برق تولید کند که برای تأمین کامل انرژی یک دفتر اداری کافی است.
در ادامه این موفقیت، پروژه‌ای بزرگ‌تر با عنوان «قطب‌نمای خورشیدی» در محوطه ساختمان هنر و آموزش دانشگاه اجرا شد. این مسیر به‌شکل قطب‌نما طراحی شده و شامل ۶۴ ماژول خورشیدی است که هرکدام کمتر از یک متر مربع مساحت دارند. این سیستم افقی که به‌صورت هم‌سطح با زمین نصب شده، با وجود کاهش حدود ۲۰ درصدی در بازده نسبت به پنل‌های با زاویه بهینه، توانسته است با طراحی اقتصادی و فنی مناسب، عملکرد قابل قبولی ارائه دهد. انتظار می‌رود این مجموعه سالانه حدود ۹۷۰۰ کیلووات‌ساعت برق تولید کند که معادل تأمین انرژی برای ۴۰ رایانه به‌مدت هشت ساعت در روز در طول یک سال است. در دومین تابستان فعالیت، این مجموعه توانسته است برق مورد نیاز یک کلاس کامل رایانه‌ای را تأمین کند.
از نظر فنی، پنل‌های خورشیدی به‌کاررفته در پروژه پیاده‌رو خورشیدی دانشگاه تامپسون ریورز از طراحی بسیار باریکی برخوردارند؛ ضخامت هر پنل کمتر از یک چهارم اینچ (حدود ۶.۳۵ میلی‌متر) است. این ویژگی موجب می‌شود که پنل‌ها به‌راحتی در سطح پیاده‌رو ادغام شوند، بدون آن‌که مانعی برای رفت‌وآمد ایجاد کنند یا ظاهر مسیر را تحت تأثیر قرار دهند. با وجود این ضخامت کم، پنل‌ها از نظر ساختاری بسیار مقاوم هستند و برای تحمل دماهای شدید از سرمای منفی ۴۰ درجه سانتی‌گراد در زمستان‌های سرد کملوپس تا گرمای مثبت ۵۰ درجه در تابستان‌های گرم طراحی شده‌اند.
برای نصب این پنل‌ها، از بتن با پرداخت برس متوسط استفاده شده است؛ روشی که سطحی با اصطکاک مناسب ایجاد می‌کند و مانع لغزش عابران در شرایط بارانی یا یخبندان می‌شود. این نوع پرداخت نه‌تنها ایمنی رفت‌وآمد را تضمین می‌کند، بلکه با ظاهر طبیعی خود، هماهنگی بصری مسیر را نیز حفظ می‌کند. اجرای پروژه با مشارکت داوطلبانه شهروندان محلی و حمایت مالی شرکت‌های فعال در کملوپس انجام شده است که نشان‌دهنده همبستگی اجتماعی و علاقه عمومی به توسعه زیرساخت‌های پایدار در سطح شهری است.
داده‌های اولیه حاصل از عملکرد این پنل‌ها نشان می‌دهد که خروجی انرژی آن‌ها مطابق با پیش‌بینی‌های فنی بوده است. در شرایط تابش حدود ۲۰۰۰ ساعت در سال، هر ماژول خورشیدی توان خروجی متوسطی در حدود ۵.۳ وات تولید می‌کند. این میزان انرژی برای تأمین برق مورد نیاز دفاتر دانشگاهی، از جمله روشنایی، رایانه‌ها و تجهیزات اداری، کافی است. افزون بر آن، در صورت تولید مازاد، سیستم قابلیت اتصال به شبکه برق شهری را دارد و می‌تواند انرژی اضافی را به شبکه منتقل کند، که خود گامی مؤثر در جهت بهره‌وری انرژی و کاهش وابستگی به منابع فسیلی به‌شمار می‌رود.
نصب این پنل‌ها در مناطق پرتردد و سایه‌دار دانشگاه، به‌منظور آزمایش عملکرد واقعی در شرایط شهری انجام شده است. طبق گفته مدیر پروژه از دپارتمان جغرافیا و مطالعات محیطی دانشگاه، اگر این سیستم در چنین محیطی موفق عمل کند، نشان‌دهنده قابلیت بالای آن برای توسعه در سایر مناطق شهری خواهد بود. اگرچه داده‌ای رسمی از میزان رضایت عمومی منتشر نشده، اما ادامه توسعه مسیرهای خورشیدی در دانشگاه و حمایت سازمان‌های محلی نشان‌دهنده استقبال مثبت از این فناوری است.
پیاده‌روی خورشیدی دانشگاه جورج واشنگتن؛ نخستین مسیر خورشیدی قابل عبور در جهان
دانشگاه جورج واشنگتن (GWU) در سال ۲۰۱۳ با اجرای پروژه‌ای پیشگامانه در پردیس علوم و فناوری خود در ایالت ویرجینیا، نخستین پیاده‌روی خورشیدی قابل عبور جهان را راه‌اندازی کرد. این مسیر خورشیدی که در شهر اشبرن واقع شده، نمونه‌ای اولیه از به‌کارگیری فناوری فتوولتائیک در زیرساخت‌های شهری است که هم‌زمان با فراهم کردن مسیری برای تردد عابران پیاده، برق تولید می‌کند. سطح این پیاده‌رو حدود ۹.۳ متر مربع است و شامل ۲۷ پنل خورشیدی فتوولتائیک نیمه‌شفاف و ضدلغزش می‌شود.
پنل‌های خورشیدی این مسیر توسط شرکت اسپانیایی اونیکس تولید شده‌اند؛ تخصص این شرکت در زمینه فناوری‌های خورشیدی یکپارچه با ساختمان (BIPV) است. این نوع فناوری به‌جای نصب پنل‌ها به‌صورت جداگانه روی سازه‌ها، آن‌ها را به‌طور مستقیم در اجزای معماری همچون دیوار، سقف یا کف مسیرها ادغام می‌کند، به‌طوری‌که هم نقش سازه‌ای دارند و هم برق تولید می‌کنند.
پنل‌های مورد استفاده در این پروژه از فناوری سیلیکون آمورف بهره می‌برند؛ نوعی از سلول‌های خورشیدی که به‌دلیل ساختار غیرکریستالی خود، امکان تولید در قالب‌های انعطاف‌پذیر و نیمه‌شفاف را فراهم می‌سازد. این ویژگی موجب شده است پنل‌ها بتوانند بخشی از نور خورشید را از خود عبور دهند که در این پروژه برای روشن‌سازی مسیر با چراغ‌های ال‌ای‌دی زیر سطح استفاده شده است. سطح پنل‌ها از شیشه‌ای مقاوم و ضدلغزش ساخته شده است که هم ایمنی عبور عابران را تضمین می‌کند و هم در برابر سایش و شرایط محیطی دوام بالایی دارد. علاوه‌بر آن، این پنل‌ها دارای فیلترهای نوری هستند که اشعه‌های مضر فرابنفش (UV) و مادون قرمز (IR) را جذب یا دفع می‌کنند و در نتیجه به حفظ کیفیت نور و کاهش گرمای سطح کمک می‌کنند.
هر پنل قادر است بار نقطه‌ای تا ۴۰۰ کیلوگرم را تحمل کند؛ این یعنی حتی در صورت عبور افراد با تجهیزات سنگین یا بارهای فشرده، سطح مسیر دچار شکست یا آسیب نمی‌شود. چنین ظرفیتی برای مسیرهای عمومی که روزانه در معرض رفت‌وآمد هستند، بسیار حیاتی است. پنل‌ها به‌گونه‌ای نصب شده‌اند که کمی بالاتر از سطح زمین قرار بگیرند؛ این طراحی هوشمندانه موجب می‌شود که آب باران در سطح مسیر جمع نشود و پنل‌ها در شرایط مرطوب نیز عملکرد خود را حفظ کنند. جلوگیری از تجمع آب نه‌تنها به افزایش عمر سیستم کمک می‌کند، بلکه مانع لغزش و خطرات احتمالی برای عابران می‌شود.
توان تولید برق این مجموعه در شرایط تابش مستقیم خورشید حدود ۴۰۰ وات در اوج عملکرد است. این انرژی برای روشن کردن ۴۵۰ چراغ ال‌ای‌دی تعبیه‌شده زیر پنل‌ها استفاده می‌شود که مسیر را در شب روشن می‌سازند. اگرچه داده‌های دقیق سالانه تولید انرژی (بر حسب کیلووات‌ساعت) منتشر نشده، اما ظرفیت سیستم به‌اندازه‌ای هست که بخشی از مصرف برق روشنایی بیرونی دانشگاه را جبران کند و وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش دهد. این پروژه همچنین با نصب یک سازه خورشیدی سایه‌بان در نزدیکی مسیر، انرژی اضافی را به ساختمان تالار نوآوری در پردیس دانشگاهی منتقل می‌کند.
این پروژه نه‌تنها در قالب یک مسیر عبور، بلکه به‌عنوان نمادی از تعهد دانشگاه به پایداری و نوآوری در انرژی‌های تجدیدپذیر شناخته می‌شود. این مسیر نخستین نمونه واقعی از ادغام کامل پنل‌های خورشیدی در پیاده‌روهای شهری در آمریکای شمالی است و به‌عنوان «اثبات ایده» در محیط دانشگاهی اجرا شده است.
نصب این مسیر خورشیدی در سال ۲۰۱۳ تکمیل شد و در ماه اکتبر همان سال به‌طور رسمی رونمایی شد. پیش از آن نیز در سال ۲۰۱۲، دانشگاه یک سایه‌بان خورشیدی در همان پردیس نصب کرده بود که انرژی مورد نیاز ساختمان تالار نوآوری را تأمین می‌کرد. پروژه پیاده‌روی خورشیدی با استفاده از فناوری BIPV در مقیاس بزرگ، نشان داد که پنل‌های خورشیدی می‌توانند به‌صورت یکپارچه در مسیرهای شهری نصب شوند، بدون آن‌که ایمنی یا عملکرد مسیر را تحت تأثیر قرار دهند.
این پروژه از سوی مسئولان دانشگاه با استقبال مثبت روبه‌رو شد. مدیر ارشد برنامه‌ریزی کاربری زمین در دانشگاه، این پروژه را نمونه‌ای پیشرو در طراحی شهری پایدار و استفاده از فناوری‌های خورشیدی نوآورانه توصیف کرد. موفقیت این پروژه، بحث‌هایی را پیرامون گسترش استفاده از پنل‌های خورشیدی در مسیرهای عمومی، جاده‌ها و زیرساخت‌های شهری به‌راه انداخته است تا مسیرهای عبور روزمره را به منابع انرژی پاک تبدیل کنند.
