تعظيم القدرة الشمسية في مواقف السيارات القائمة

أصبح تحويل مرآب حالي إلى محطة شحن فائقة-تعادل محطة وقود في عصر السيارات الكهربائية-اتجاهًا متزايد الأهمية في البنية التحتية لوسائل النقل الحضرية المستقبلية. مع استمرار تسارع اعتماد السيارات الكهربائية، يتزايد الطلب بسرعة على حلول الشحن السريعة والمريحة والمستدامة.
توفر إعادة استخدام مساحات المرآب الموجودة حلاً عالي الكفاءة. فهو لا يتجنب الحاجة إلى أراض إضافية فحسب، بل يخلق أيضًا فرصة لدمج توليد الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة وشحن المركبات الكهربائية في منشأة واحدة. ويمكن لمثل هذا النظام أن يوفر ثلاث فوائد رئيسية في وقت واحد: حماية المركبات من الطقس، وتوليد الطاقة النظيفة، وخدمات الشحن المريحة.
في محطات الشحن الفائقة هذه، يظهر أحد تحديات التصميم الحاسمة بسرعة: كيف يمكننا تركيب أكبر عدد ممكن من وحدات الطاقة الشمسية ضمن مساحة ثابتة؟
كلما زاد عدد الوحدات الكهروضوئية المثبتة، زادت قدرة توليد الطاقة. يمكن أن تؤدي زيادة إنتاج الطاقة الشمسية إلى تحسين الاكتفاء الذاتي من الطاقة للمحطة بشكل كبير-، وتقليل تكاليف الكهرباء، وربما توليد إيرادات إضافية من خلال تصدير فائض الكهرباء مرة أخرى إلى الشبكة.
تعمل شركة Tammy Renewable حاليًا على مشروع يواجه هذا التحدي بالضبط. يريد العميل تعظيم السعة الشمسية لنظام المرآب داخل ساحة انتظار السيارات الحالية. ومع ذلك، مع محدودية المساحة المتاحة، كيف يمكن زيادة القدرة المركبة دون زيادة تكاليف المشروع بشكل كبير؟
يتمثل النهج الشائع في استخدام عوارض أطول لتوسيع منطقة تغطية السقف. ومع ذلك، غالبًا ما يكون هذا الحل مقيدًا بالقيود الهيكلية، ومتطلبات تباعد الأعمدة، وارتفاع تكاليف المواد. إذن، هل هناك بديل أكثر ذكاءً؟
إجابتنا هي نعم.
يكمن الحل فيما نسميه "المساحة-تعظيم تصميم الكابول"-تمديد منطقة الكابول لاستيعاب صف واحد أو حتى صفين إضافيين من الوحدات الكهروضوئية.

كما هو مبين في الشكل 1، يشير الكابولي إلى جزء هيكل السقف الذي يمتد إلى ما بعد عمود الدعم الخارجي.

 

 

في تصميمات مرآب الطاقة الشمسية التقليدية، يقتصر طول الكابول عادةً على عرض وحدة كهروضوئية واحدة تقريبًا. وقد يؤدي تمديده إلى مزيد من المخاوف المتعلقة بالاستقرار الهيكلي، والانحراف المفرط، وزيادة حمل الرياح.
ومع ذلك، عندما لا يمكن تركيب أعمدة إضافية أسفل الكابولي-على سبيل المثال عندما تكون المنطقة الموجودة بالأسفل بمثابة حارة مرور أو مدخل أو مسار دوران المركبات-، تصبح الحلول الهيكلية البديلة ضرورية.

أحد مصادر الإلهام يأتي من مباني المطار.

غالبًا ما تتميز أسطح المطارات بامتدادات كبيرة وأجزاء كبيرة من الكابولي مع الحفاظ على الاستقرار الهيكلي الاستثنائي ومقاومة الرياح. أحد مفاتيح أدائها هو استخدام أنظمة الدعم الإضافية، مثل الدعامات القطرية، والجمالونات، وهياكل الإطارات الفضائية-، والتي تنقل الأحمال بشكل فعال من المناطق الكابولية إلى الإطار الهيكلي الرئيسي.
يمكن تطبيق هذا المبدأ الهندسي نفسه على مرآب الطاقة الشمسية المعدني.
كما هو موضح في الشكل 2، يمكن دمج عناصر دعم إضافية خلف القسم الكابولي أو بجانبه. تشمل الأمثلة الأقواس على شكل V-، أو الجمالونات المستعرضة، أو قضبان الشد، أو الأعضاء الهيكلية المساعدة الأخرى.

يمكن أن تؤدي هذه التحسينات إلى زيادة القدرة الاستيعابية للحمل- بشكل كبير في الكابولي، مما يسمح بتثبيت صف أو صفين إضافيين من الوحدات الكهروضوئية دون تغيير تباعد الأعمدة أو إضافة أساسات وأعمدة دعم جديدة.
وفي الوقت نفسه، تظل المساحة المفتوحة أسفل المرآب خالية من العوائق، مما يحافظ على وصول المركبات ووظيفة ركن السيارات ودوران المشاة.

ومن وجهة نظرنا، يقدم هذا النهج العديد من المزايا المهمة.
أولاً، إنه يزيد من الاستفادة من المساحة التي قد تظل غير مستغلة بشكل كافٍ. ثانيًا، يتجنب الأعمال المدنية المكلفة والتعديلات الهيكلية الرئيسية المرتبطة بإضافة أعمدة جديدة. ثالثًا، يزيد من قدرة توليد الطاقة الشمسية مع الحفاظ على وظائف منطقة وقوف السيارات.
يعد هذا الحل جذابًا بشكل خاص لمشاريع التعديل التحديثي حيث تكون المساحة المتاحة ثابتة ولا يكون التوسع الأفقي ممكنًا، ومع ذلك تكون هناك حاجة إلى سعة مثبتة أعلى.
وبطبيعة الحال، يجب أن يخضع كل مشروع لتحليل هيكلي مفصل قبل التنفيذ. يجب تقييم أحمال الرياح المحلية وأحمال الثلوج ومتطلبات الزلازل وقوانين البناء بعناية لضمان السلامة والامتثال.
ومع ذلك، فإن المفهوم بحد ذاته يعد واعدًا للغاية ويستحق دراسة أوسع نطاقًا في مجال مرآب السيارات بالطاقة الشمسية وصناعة الشحن بالطاقة الشمسية-التخزين-.
إذا كنت تقوم بتطوير مرآب للطاقة الشمسية أو مشروع شحن -تخزين- متكامل بالطاقة الشمسية، ففكر في تبني فلسفة تصميم تعمل على زيادة كل متر مربع متاح إلى الحد الأقصى. في كثير من الحالات، قد يمثل هذا الصف أو الصفين الإضافيين من الوحدات الكهروضوئية الفرق بين المشروع الذي يحقق التعادل فقط والمشروع الذي يحقق-ربحية طويلة المدى.