خودروهای پارک‌شده‌ای که آفتاب را برای شب نگه می‌دارند

پنل‌های خورشیدی و خودروهای برقی به‌سرعت گسترش می‌یابند، اما زمان‌بندی‌شان با هم ناسازگار است: پنل‌ها در روشنایی روز تولید می‌کنند و با غروب آفتاب از کار می‌افتند، در حالی که خودروها معمولاً عصر، وقتی مردم به خانه بازمی‌گردند، شارژ می‌شوند. هرچه از هر دو بیشتر باشد، شبکهٔ برق برای متعادل کردنشان باید سخت‌تر کار کند.

ایدهٔ «شهر SolarEV» این ناسازگاری را به هماهنگی تبدیل می‌کند: استفاده از باتری خودروهای برقی به‌عنوان ذخیره‌سازی پراکنده در سطح شهر، در کنار پنل‌های پشت‌بام. خودروها مازاد ظهر را جذب می‌کنند و از طریق اتصال‌های دوسویهٔ «خودرو به خانه» یا «خودرو به ساختمان» آن را عصر و شب آزاد می‌کنند.

یک شهر، 5,000 اقلیم

اقلیم به‌تنهایی چقدر نتیجه را تغییر می‌دهد؟ پژوهش‌های پیشین اقلیم را با تفاوت‌های محلی در بام‌ها، خودروها و عادت‌ها درمی‌آمیختند. Yuchen Liu و Takuro Kobashi، از دانشگاه توهوکو در ژاپن، همراه با همکارانی از دانشگاه صنعتی دلفت و مؤسسهٔ پژوهش‌های هواشناسی ژاپن، یک آزمایش کنترل‌شده روی رایانه انجام دادند.

آن‌ها کیوتو را به‌عنوان شهر مرجع استاندارد برگزیدند و همه‌چیز را ثابت نگه داشتند — مساحت بام‌ها، تعداد خودروها، عادت‌های رانندگی، شیوهٔ مصرف برق مردم — و آن را به 5,000 نقطهٔ خشکی در سراسر جهان منتقل کردند. تنها آب‌وهوای محلی تغییر کرد، و همراه با آن تولید ساعتی خورشیدی و تقاضا برای گرمایش و سرمایش.

شهر استاندارد پنل‌های پشت‌بامی با توان اسمی 7.41 گیگاوات دارد — توانی که همه با هم در آفتاب کامل می‌دهند — و 475,500 خودروی برقی که هر کدام باتری‌ای دارند که 40 کیلووات‌ساعت انرژی ذخیره می‌کند و می‌تواند با 6 کیلووات، یعنی آهنگ تبادلش با خانه، شارژ یا تخلیه شود. خودروها هر روز سه ساعت بیرون‌اند. شبیه‌سازی ساعت به ساعت اجرا می‌شود، 8,760 ساعت در سال، در طول عمری 25 ساله، با فرسوده شدن پنل‌ها و باتری‌ها. عدد کلیدی خودکفایی است: سهم برق ساختمان‌ها و رانندگی که به‌طور محلی، مستقیماً از پنل‌ها یا از طریق باتری خودروها، تأمین می‌شود.

آنچه به دست آمد

• خودکفایی از 21.6% تا 84.2% متغیر بود و در بیشتر مناطق جنوب عرض 45 درجهٔ شمالی از 60% فراتر رفت.
• افزودن باتری خودروها میانه را 21.1 واحد درصد نسبت به پنل‌ها به‌تنهایی (44.8%) بالا برد، هرچند خودروها تقاضای خودشان را هم می‌افزایند.
• آفتاب همهٔ ماجرا نیست. سه عامل 98% تغییرات را توضیح می‌دهند: منبع خورشیدی، اینکه تقاضا چقدر با ساعت‌های آفتابی هم‌راستا است، و اینکه تقاضا در مجموع چقدر بالاست.

بالا: خودکفایی همان سامانهٔ پنل به‌علاوهٔ خودرو در سراسر جهان. پایین چپ: با باتری خودروها (آبی) در برابر پنل‌ها به‌تنهایی (نارنجی). پایین راست: با تولید خورشیدی برابر، عرض جغرافیایی همچنان تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. — شکل 2، Liu و همکاران (2026)، arXiv:2610.29344، CC BY 4.0.

قاهره در برابر نووسیبیرسک

در قاهره و مکزیکوسیتی، خودکفایی در تمام سال نزدیک 80% می‌ماند. آسمان صاف کمک می‌کند، اما کلید ماجرا زمان‌بندی است: در گرم‌ترین ماه‌ها، مصرف اضافی کولر ظهر به اوج می‌رسد، درست وقتی پنل‌ها تولید می‌کنند. سائوپائولو، به یاری ارتفاعش، و پرت، که باران‌هایش در زمستان می‌بارد، وقتی آفتاب به‌هرحال پایین است، نیز در شمار جاهای نزدیک به آرمانی‌اند.

در نووسیبیرسک، تقاضای زمستانی حتی حوالی ظهر از تولید بیشتر است. خودکفایی در زمستان به 20–30% سقوط می‌کند و در تابستان به حدود 90% می‌رسد. باتری خودروها نمی‌توانند کمبودی را که ماه‌ها طول می‌کشد جبران کنند. در سنگاپور، پورت هارکورت و سورابایا، توفان‌های روزانه، باران‌های موسمی یا فصل بارانی آفتاب را درست زمانی قطع می‌کنند که می‌توانست با تقاضای روز جور شود.

زمان‌بندی خوب می‌تواند کمبود آفتاب را جبران کند: مناطق کم‌آفتاب با تقاضای خوب هم‌راستا 67.7% را حفظ کردند، تقریباً به اندازهٔ مناطق آفتابی با تقاضای بد هم‌راستا (68.9%).

شهرهایی که نقشه‌های آفتاب نمی‌بینند

رتبه‌بندی مکان‌ها تنها بر پایهٔ منبع خورشیدی، تقریباً یک‌چهارم از 5,000 نقطه را نادرست رده‌بندی می‌کند. در میان 1,000 شهر پرجمعیت، 219 شهر (21.9%) به‌شدت دست‌کم گرفته می‌شوند و تنها 37 شهر بیش از حد برآورد می‌شوند. آسیای شرقی 82 مورد از آن‌ها را دارد، آفریقا 51 و آمریکای جنوبی 39. با احتساب آسیای جنوبی و جنوب‌شرقی، 88.1% در مناطقی قرار دارند که انتظار می‌رود بخش بزرگی از رشد آیندهٔ جمعیت شهری و تقاضای برق را جذب کنند. تنها در آفریقای زیر صحرا، طبق رقم آژانس بین‌المللی انرژی که نویسندگان نقل می‌کنند، حدود 600 میلیون نفر هنوز برق ندارند.

قرمز: جاهایی که رتبه‌بندی بر پایهٔ آفتاب ظرفیت پنل به‌علاوهٔ خودرو را دست‌کم می‌گیرد؛ آبی: جاهایی که آن را بیش از حد برآورد می‌کند. راست: 21.9% از 1,000 شهر بزرگ به‌شدت دست‌کم گرفته می‌شوند. — شکل 6a، Liu و همکاران (2026)، arXiv:2610.29344، CC BY 4.0.

یک مرجع، نه یک نقشهٔ راه

کیوتو در اینجا یک معیار سنجش است، نه یک طرح اجرایی. استقرار واقعی به بارهای محلی، عادت‌های پارک کردن، ساختمان‌ها، ظرفیت شبکه، قیمت‌ها و قواعد بازار بستگی دارد، و تغییرات اقلیمی آینده نیز نقشه را از نو شکل خواهد داد. نویسندگان همچنین یادآوری می‌کنند که باتری یک خودرو صرفاً چون وجود دارد همیشه در دسترس نیست. نتیجه‌گیری آن‌ها: تصمیم‌های مکان‌یابی باید از نقشه‌های خورشیدی فراتر روند و به این بپردازند که عرضه و تقاضا در طول روز و سال چگونه با هم جور می‌شوند.