سيارات مركونة تحفظ ضوء الشمس لليل

تنتشر الألواح الشمسية والسيارات الكهربائية بسرعة، لكن توقيتيهما يتعارضان: فالألواح تنتج في ضوء النهار وتتوقف عند الغروب، بينما تميل السيارات إلى الشحن مساءً، حين يعود الناس إلى بيوتهم. وكلما كثر كلاهما، اشتد ما يتعين على الشبكة بذله لموازنتهما.

تحوّل فكرة «مدينة SolarEV» هذا التعارض إلى توافق: استخدام بطاريات السيارات الكهربائية تخزينًا موزعًا في أنحاء المدينة، إلى جانب ألواح الأسطح. فتمتص السيارات فائض الظهيرة، ثم تُطلقه مساءً وليلًا عبر وصلات ثنائية الاتجاه «من المركبة إلى المنزل» أو «من المركبة إلى المبنى».

مدينة واحدة، و5,000 مناخ

كم يغيّر المناخ وحده النتيجة؟ كانت الدراسات السابقة تخلط المناخ بالفروق المحلية في الأسطح والسيارات والعادات. فأجرى يوتشن ليو (Yuchen Liu) وتاكورو كوباشي (Takuro Kobashi)، من جامعة توهوكو في اليابان، مع زملاء من جامعة دلفت للتكنولوجيا ومعهد بحوث الأرصاد الجوية الياباني، تجربة مضبوطة على الحاسوب.

اتخذوا كيوتو مدينةً مرجعية قياسية، وثبّتوا كل شيء — مساحة الأسطح، وعدد السيارات، وعادات القيادة، وطريقة استخدام الناس للكهرباء — بينما نقلوها إلى 5,000 موقع على اليابسة حول الكوكب. ولم يتغير سوى الطقس المحلي، ومعه الإنتاج الشمسي ساعة بساعة والطلب على التدفئة والتبريد.

تملك المدينة القياسية ألواحًا على الأسطح قدرتها الاسمية 7.41 غيغاواط — وهي القدرة التي تنتجها مجتمعةً في الشمس الكاملة — و475,500 سيارة كهربائية، لكل منها بطارية تخزّن 40 كيلوواط ساعة من الطاقة ويمكن شحنها أو تفريغها بقدرة 6 كيلوواط، وهو معدل تبادلها مع المنزل. وتغيب السيارات ثلاث ساعات يوميًا. وتجري المحاكاة ساعة بساعة، 8,760 ساعة في السنة، على مدى عمر تشغيلي قدره 25 عامًا، مع تقادم الألواح والبطاريات. والرقم الأساسي هو الاكتفاء الذاتي: حصة كهرباء المباني والتنقل التي تُزوَّد محليًا، مباشرة من الألواح أو عبر بطاريات السيارات.

ماذا ظهر

• تراوح الاكتفاء الذاتي بين 21.6% و84.2%، وتجاوز 60% في معظم المناطق الواقعة جنوب خط العرض 45° شمالًا.
• رفعت إضافة بطاريات السيارات القيمة الوسيطة بمقدار 21.1 نقطة مئوية مقارنة بالألواح وحدها (44.8%)، رغم أن السيارات تضيف طلبها الخاص.
• ضوء الشمس ليس القصة كلها. فثلاثة عوامل تفسر 98% من التباين: المورد الشمسي، ومدى توافق الطلب مع ساعات السطوع، ومستوى الطلب الإجمالي.

أعلى: الاكتفاء الذاتي للنظام نفسه من الألواح والسيارات في أنحاء الكوكب. أسفل يسارًا: مع بطاريات السيارات (أزرق) مقابل الألواح وحدها (برتقالي). أسفل يمينًا: عند الإنتاج الشمسي نفسه، يظل لخط العرض أثر كبير. — الشكل 2، Liu وآخرون (2026)، arXiv:2610.29344، CC BY 4.0.

القاهرة مقابل نوفوسيبيرسك

في القاهرة ومكسيكو سيتي، يبقى الاكتفاء الذاتي قرب 80% طوال العام. تساعد السماء الصافية، لكن المفتاح هو التوقيت: ففي أشد الشهور حرًّا، يبلغ التكييف الإضافي ذروته عند الظهيرة، تمامًا حين تنتج الألواح. وتُعدّ أيضًا من الأماكن شبه المثالية ساو باولو، بفضل ارتفاعها، وبيرث، التي يهطل مطرها شتاءً حين تكون الشمس منخفضة أصلًا.

في نوفوسيبيرسك، يفوق الطلب الشتوي الإنتاج حتى قرب الظهيرة. فيهبط الاكتفاء الذاتي إلى 20–30% شتاءً ويصعد إلى نحو 90% صيفًا. ولا تستطيع بطاريات السيارات سدّ عجز يدوم شهورًا. وفي سنغافورة وبورت هاركورت وسورابايا، تقلّص العواصف اليومية أو أمطار الرياح الموسمية أو موسم الأمطار سطوعَ الشمس في الوقت الذي كان يمكن أن يوافق فيه الطلب النهاري.

ويمكن للتوقيت الجيد أن يعوّض نقص الشمس: فقد حافظت مناطق قليلة الشمس لكن طلبها متوافق جيدًا على 67.7%، أي تقريبًا مثل المناطق المشمسة ذات الطلب ضعيف التوافق (68.9%).

المدن التي تغفلها خرائط السطوع

يؤدي ترتيب الأماكن بحسب المورد الشمسي وحده إلى سوء تصنيف نحو ربع المواقع الـ5,000. ومن بين أكثر 1,000 مدينة سكانًا، تُقدَّر 219 مدينة (21.9%) بأقل كثيرًا من حقيقتها، ولا يُبالَغ في تقدير سوى 37. ويضم شرق آسيا 82 منها، وأفريقيا 51، وأمريكا الجنوبية 39. وبإضافة جنوب آسيا وجنوب شرقها، تقع 88.1% منها في مناطق يُتوقع أن تستوعب جزءًا كبيرًا من النمو المستقبلي في سكان المدن والطلب على الكهرباء. ففي أفريقيا جنوب الصحراء وحدها، لا يزال نحو 600 مليون شخص محرومين من الكهرباء، وفق رقم الوكالة الدولية للطاقة الذي يستشهد به الباحثون.

الأحمر: أماكن يقلل فيها الترتيب بحسب السطوع من إمكانات الألواح مع السيارات؛ الأزرق: أماكن يبالغ فيها. يمينًا: 21.9% من أكبر 1,000 مدينة مُقدَّرة بأقل كثيرًا من حقيقتها. — الشكل 6a، Liu وآخرون (2026)، arXiv:2610.29344، CC BY 4.0.

مرجع، لا خطة

كيوتو هنا مقياس، لا مخطط تنفيذي. فالتطبيق الفعلي يتوقف على الأحمال المحلية، وعادات ركن السيارات، والمباني، وقدرة الشبكة، والأسعار، وقواعد السوق، وسيعيد تغير المناخ مستقبلًا رسم الخريطة. ويلاحظ الباحثون أيضًا أن بطارية السيارة ليست متاحة دائمًا لمجرد وجودها. وخلاصتهم: ينبغي لقرارات اختيار المواقع أن تتجاوز الخرائط الشمسية إلى كيفية توافق العرض والطلب على مدار اليوم والسنة.