طرقات وممرات شمسية للسير وتوليد الطاقة النظيفة

مشاريع عالمية قد تغيّر وجه شبكات النقل

طريق شمسي في ولاية جورجيا الأميركية
طريق شمسي في ولاية جورجيا الأميركية
TT

طرقات وممرات شمسية للسير وتوليد الطاقة النظيفة

طريق شمسي في ولاية جورجيا الأميركية
طريق شمسي في ولاية جورجيا الأميركية

لم تعد مهمّة الطرقات محصورة بالسير أو قيادة العربات، إذ تثبت مشاريع الممرّات أو الطرقات الشمسية حول العالم اليوم أنّ الشوارع يمكن أن تكون موطئ قدم من جهة، وأن تولّد الطاقة النظيفة في آن معاً.
- عالم الطرقات الشمسية
وتوجد ستة مشاريع في دول مختلفة كالصين وجورجيا تسلط الضوء على التقنيات المنتظرة في عالم الطرق الشمسية، التي قد تغيّر قواعد اللعبة في البنى التحتية في العالم.
مثلا، تعتمد «سولار رودوايز Solar Roadways» على وحدات ألواح شمسية مغطاة بالزجاج الصلب. وقد أطلق سكوت وجولي بروساو مشروع «سولار رودوايز» قبل عدّة سنوات بهدف تحويل الطرقات الإسفلتية العادية إلى طرقات منتجة للطاقة. وعمد صاحبا المشروع إلى استخدام ألواح شمسية مغلّفة بالزجاج الصلب كبديل للرصيف التقليدي، واحتفلا عام 2016 بأوّل تدشين لهذه الألواح في مكان عام، في مسقط رأسهما بلدة ساندبوينت، في أيداهو في الولايات المتحدة.
ثم أعلنا بعد ذلك أنّهما سيطبقان مشروعهما في قسم من إحدى الطرق الرئيسية في ولاية ميزوري، ولكن خطتهما وصلت إلى طريق مسدود.
إلا أنهما أعلنا أخيراً أن جهات مهتمّة بمشروعهم في كلّ من كوريا الجنوبية، وأستراليا، ودبي، وأبوظبي، والنمسا.
وفي أواخر 2016، افتتحت فرنسا ما عرف بأوّل طريق شمسي في العالم. امتدّ هذا الطريق على مساحة كيلومتر واحد في منطقة «توروفر أو بيرش»، وتمّ بناؤه بتقنية من إنتاج «كولاس واط واي». والطريق الذي تألّف من 2880 لوحا شمسيا ينتج طاقة تكفي لتشغيل أضواء الشوارع في قرية يسكنها 3400 شخص.
بعد أشهر قليلة من عملها في فرنسا، وصلت «كولاس واط واي» إلى الولايات المتحدة، حيث بنت منظمة «راي سي. أندرسون» طريقاً شمسياً مساحته 538 قدما مربع بالقرب من حدود جورجيا - ألاباما، فكان أول مشروع تجريبي للشركة في أميركا. شكّل هذا الطريق الشمسي جزءا من مشروع المنظمة «ذا راي»، وهو عبارة عن مختبر حي يمتدّ على مسافة 18 ميلا لاختبار التقنيات المتجددة، ويتضمن أيضاً ممرّاً لتنظيف الماء من التلوث ومحطة لشحن السيارات الكهربائية عبر الطاقة الشمسية.
وقبل بضعة أشهر، تمّ افتتاح طريق شمسي بطول كيلومتر واحد في منطقة جينان في الصين، بنته مجموعة «كيلو» للمواصلات. يتألف الطريق من ثلاث طبقات: مادة عازلة في الطبقة السفلية، وألواح شمسية في الطبقة الوسطى، وإسفلت شفاف في الطبقة العليا. غطّت الألواح الشمسية نحو 63238 قدما مربعا، في زقاقين عاديين وزقاق للطوارئ، لإنتاج مليون كيلوواط من الطاقة المتجدّدة سنوياً. في حادثة غريبة، عمد بعض اللصوص إلى سرقة جزء صغير من الطريق بعد أيام على إطلاقه، ممّا دفع الناس إلى ترجيح أنّ السرقة كانت بهدف معرفة كيفية عمل هذه التقنية، خاصة وأنّ الألواح الشمسية ليست باهظة الثمن. بعدها، تمّ إصلاح الطريق.
- ممرات الدراجات
إن استخدام الألواح الشمسية غير محصور ببناء الطرق السريعة، إذ يمكن الاستفادة منها في بناء ممرّات الدراجات أيضاً، كالممر الذي نفذ في منطقة كروميني في هولندا. فبعد سنة واحدة، أنتج ممرّ الدراجات الذي بنته شركة «سولا رود» من الألواح الشمسية 70 كيلوواط من الطاقة في المتر المربع الواحد، أي طاقة تكفي ثلاثة منازل، فاقت توقعات المصممين. وقالت «ستين دي ويت أو تي أن أو»، المنظمة البحثية التي تقف خلف مشروع «سولا رود» إنّ معظم الناس لا يلاحظون الفرق بين ممر الدراجات الشمسي والممرّ العادي. يمكن الاستفادة من الألواح الشمسية في بناء الأرصفة أيضاً. فقد بنت شركة «بلاتيو» أخيراً رصيفاً شمسياً بمساحة 50 قدما مربعا، مصمّم من البلاستيك المعاد تدويره، يؤدي مهمة مزدوجة: إذ إنه يتيح للناس فرصة السير عليه أثناء إنتاجه للطاقة النظيفة المستخدمة في شحن السيارات الكهربائية. وبنت «بلاتيو» النظام الذي يولّد 720 كيلوواط كحدّ أقصى في منشأة لشركة «برولوجيس» في بودابست، وتطلّبت عملية البناء يوماً واحداً. وتجدر الإشارة إلى أنّه عندما يكون هذا الرصيف الشمسي غير مشغول بشحن الألواح الشمسية، تساهم الطاقة التي يولّدها في تشغيل مبنى مكتبي قريب.


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»