MAGARI YALIYOEGESHWA YANAYOHIFADHI JUA KWA AJILI YA USIKU

Paneli za jua na magari ya umeme yanaenea kwa kasi, lakini muda wao unagongana: paneli huzalisha wakati wa mchana na kusimama jua linapotua, ilhali magari huwa yanachajiwa jioni, watu wanaporudi nyumbani. Kadiri vyote viwili vinavyoongezeka, ndivyo gridi inavyolazimika kufanya kazi kwa bidii zaidi kuvisawazisha.

Wazo la “SolarEV City” linageuza mgongano huo kuwa mlingano: tumia betri za magari ya umeme kama hifadhi iliyotawanyika kote jijini, karibu na paneli za paa. Magari hufyonza ziada ya mchana na, kupitia viunganisho vya pande mbili vya “gari-kwa-nyumba” au “gari-kwa-jengo”, huiachilia jioni na usiku.

Jiji moja, hali za hewa 5,000

Hali ya hewa peke yake inabadilisha matokeo kwa kiasi gani? Tafiti zilizotangulia zilichanganya hali ya hewa na tofauti za kienyeji za paa, magari na mazoea. Yuchen Liu na Takuro Kobashi, wa Chuo Kikuu cha Tohoku nchini Japani, pamoja na wenzao katika Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Delft na Taasisi ya Utafiti wa Hali ya Hewa ya Japani, waliendesha jaribio linalodhibitiwa kwenye kompyuta.

Walichukua Kyoto kama jiji la marejeo la kawaida na kuweka kila kitu bila kubadilika — eneo la paa, idadi ya magari, mazoea ya kuendesha, jinsi watu wanavyotumia umeme — huku wakilihamishia kwenye maeneo 5,000 ya nchi kavu duniani kote. Hali ya hewa ya mahali husika tu ndiyo ilibadilika, na pamoja nayo uzalishaji wa jua wa kila saa na mahitaji ya kupasha joto na kupoza.

Jiji la kawaida lina paneli za paa zenye uwezo wa gigawati 7.41 — nguvu zinazotoa pamoja katika jua kamili — na magari ya umeme 475,500, kila moja likiwa na betri inayohifadhi nishati ya kilowati-saa 40 na inayoweza kuchaji au kutoa chaji kwa kilowati 6, kiwango chake cha kubadilishana na nyumba. Magari huwa hayapo kwa saa tatu kila siku. Uigaji unaendeshwa saa kwa saa, saa 8,760 kwa mwaka, kwa muda wa maisha wa miaka 25, huku paneli na betri zikizeeka. Namba muhimu ni kujitosheleza: sehemu ya umeme kwa majengo na usafiri unaotolewa mahali hapo, moja kwa moja na paneli au kupitia betri za magari.

Kilichojitokeza

Kujitosheleza kulikuwa kati ya asilimia 21.6 na 84.2, na kulizidi asilimia 60 katika maeneo mengi kusini mwa nyuzi 45° kaskazini.
Kuongeza betri za magari kuliinua wastani wa kati kwa pointi za asilimia 21.1 juu ya paneli peke yake (asilimia 44.8), ingawa magari yanaongeza mahitaji yao wenyewe.
Mwanga wa jua si kila kitu. Vipengele vitatu vinaeleza asilimia 98 ya tofauti: rasilimali ya jua, jinsi mahitaji yanavyolingana na saa za jua, na jinsi mahitaji yalivyo juu kwa jumla.

Ramani ya dunia iliyotiwa rangi kutoka nyekundu (chini) hadi urujuani (juu), na mchoro wa mtawanyiko wa kujitosheleza dhidi ya uzalishaji wa jua.

Juu: kujitosheleza kwa mfumo uleule wa paneli-pamoja-na-magari kote duniani. Chini kushoto: pamoja na betri za magari (buluu) dhidi ya paneli peke yake (machungwa). Chini kulia: kwa uzalishaji sawa wa jua, latitudo bado inaleta tofauti kubwa. — Kielelezo 2, Liu et al. (2026), arXiv:2610.29344, CC BY 4.0.

Cairo dhidi ya Novosibirsk

Huko Cairo na Mexico City, kujitosheleza kunabaki karibu na asilimia 80 mwaka mzima. Anga safi husaidia, lakini kiini ni muda: katika miezi ya joto zaidi, viyoyozi vya ziada hufikia kilele saa sita mchana, wakati hasa paneli zinazalisha. São Paulo, ikisaidiwa na mwinuko wake, na Perth, ambako mvua hunyesha wakati wa baridi jua likiwa liko chini hata hivyo, nazo ziko miongoni mwa maeneo yaliyo karibu kuwa bora kabisa.

Huko Novosibirsk, mahitaji ya majira ya baridi yanazidi uzalishaji hata karibu na saa sita mchana. Kujitosheleza kunashuka hadi asilimia 20–30 wakati wa baridi na kupanda hadi takriban asilimia 90 wakati wa kiangazi. Betri za magari haziwezi kuziba upungufu unaodumu miezi kadhaa. Huko Singapore, Port Harcourt na Surabaya, dhoruba za kila siku, mvua za monsuni au msimu wa mvua hukata mwanga wa jua wakati hasa ungeweza kulingana na mahitaji ya mchana.

Muda mzuri unaweza kufidia mwanga wa jua unaokosekana: maeneo yenye jua kidogo lakini mahitaji yanayolingana vizuri yalidumisha asilimia 67.7, karibu sawa na maeneo yenye jua jingi lakini mahitaji yasiyolingana vizuri (asilimia 68.9).

Majiji ambayo ramani za jua zinayakosa

Kupanga maeneo kwa rasilimali ya jua peke yake kunakosea kuainisha takriban robo ya maeneo 5,000. Kati ya majiji 1,000 yenye watu wengi zaidi, 219 (asilimia 21.9) yanathaminiwa chini sana, na 37 tu yanathaminiwa juu kupita kiasi. Asia Mashariki ina 82 kati yake, Afrika 51 na Amerika Kusini 39. Ukijumuisha Asia Kusini na Kusini-Mashariki, asilimia 88.1 yako katika maeneo yanayotarajiwa kubeba sehemu kubwa ya ukuaji wa baadaye wa idadi ya watu mijini na mahitaji ya umeme. Katika Afrika Kusini mwa Sahara peke yake, takriban watu milioni 600 bado hawana umeme, kwa mujibu wa takwimu ya Shirika la Kimataifa la Nishati wanayoinukuu waandishi.

Ramani ya dunia yenye kanda nyekundu na buluu ambapo upangaji wa jua unathamini mfumo chini au juu kupita kiasi, pamoja na chati za pau kwa majiji.

Nyekundu: maeneo ambapo upangaji kwa mwanga wa jua unathamini chini uwezo wa paneli-pamoja-na-magari; buluu: ambapo unauthamini juu kupita kiasi. Kulia: asilimia 21.9 ya majiji 1,000 makubwa zaidi yanathaminiwa chini sana. — Kielelezo 6a, Liu et al. (2026), arXiv:2610.29344, CC BY 4.0.

Marejeo, si mpango

Kyoto hapa ni kipimo, si ramani ya ujenzi. Utekelezaji halisi unategemea mizigo ya umeme ya mahali husika, mazoea ya kuegesha, majengo, uwezo wa gridi, bei na kanuni za soko, na mabadiliko ya tabianchi ya baadaye yataibadilisha ramani. Waandishi pia wanabainisha kwamba betri ya gari haipatikani kila mara kwa sababu tu ipo. Hitimisho lao: maamuzi ya kuchagua maeneo yanapaswa kwenda zaidi ya ramani za jua hadi jinsi ugavi na mahitaji yanavyolingana kwa siku nzima na mwaka mzima.