هل يمكن تحويل الطرق إلى محطات طاقة شمسية؟
اليابان تطلق أول دعوة لتطوير تقنيات الألواح المدمجة في سطح الطرق
مقدمة
في خطوة جديدة نحو تحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050، أطلقت وزارة الأراضي والبنية التحتية والنقل والسياحة في اليابان (MLIT) دعوة مفتوحة لتبنّي تقنيات الخلايا الكهروضوئية المدمجة في سطح الطرق. هذه المبادرة لا تستهدف مجرد مشروع تجريبي محدود، بل تمهّد لبناء نموذج متكامل لدمج الطاقة الشمسية في البنية التحتية للنقل، من الأرصفة إلى محطات الاستراحة والطرق السريعة.
هذه الدعوة تأتي في سياق متصاعد من الاهتمام العالمي بربط البنية التحتية المرورية مع منشآت الطاقة المتجددة، بما يحوّل الطرق، الجسور وحواجز الضوضاء إلى أصول طاقية منتجة وليست مجرد مستهلكة للطاقة.
ما هي تقنيات الـ Road-Surface PV ولماذا التركيز على المناطق المخصّصة للمشاة؟
تقنيات الـ Road-Surface PV هي أنظمة كهروضوئية تُدمج في الطبقة العلوية أو الفرعية لسطح الطريق أو الأرصفة، بحيث تستطيع تحمّل الأحمال الميكانيكية (حركة المشاة أو المركبات) وفي الوقت نفسه تلتقط الإشعاع الشمسي لتوليد الكهرباء. التجارب السابقة في اليابان شملت نماذج تجريبية في مناطق تحاكي الطرق ومواقف السيارات، لكنها سجّلت تشققات في الطبقات الواقية نتيجة الأحمال العالية لحركة المركبات الثقيلة. لذلك قررت الوزارة إعادة توجيه الاختبارات والتركيز على:
- مساحات المشاة في محطات الاستراحة على الطرق (Roadside Stations)
- المناطق ذات الأحمال الخفيفة نسبياً
- مواقع قريبة من الاستخدامات المجتمعية والتجارية، ما يسمح بتطبيق سيناريوهات استخدام حقيقية للطاقة المنتجة
هذا التوجّه يُعد أكثر واقعية من الناحية الهندسية، ويزيد من فرص نجاح التقنية على المدى المتوسط قبل نقلها تدريجيًا إلى طرق المركبات أو التطبيقات الأثقل.
إطار المبادرة – من الدعوة التقنية إلى التحقق الميداني
وفق بيان الوزارة، تشمل الدعوة:
- استقبال عروض الاهتمام (EOI) حتى 22 ديسمبر 2025
- استلام الملفات الفنية التفصيلية حتى 27 يناير 2026
- إجراء اختبارات ميدانية في مواقع مختارة، مع قياس الأداء الطاقي، المتانة الميكانيكية، وسلوك النظام تحت الظروف البيئية الحقيقية
- تنفيذ ما تصفه الوزارة بـ”تجارب اجتماعية“؛ تتنثل في ربط استخدام الكهرباء المنتَجة بسيناريوهات مجتمعية فعلية، مثل:
- إضاءة الأرصفة والممرات
- تشغيل نقاط شحن للمركبات الخفيفة أو الدراجات الكهربائية
- تغذية مبانٍ خدمية داخل محطة الاستراحة
المهم أن الوزارة أوضحت أن هذه الدعوة لا تمثل اعتمادًا أو شهادة رسمية للشركات أو المنتجات، بل إطاراً لاختبار التقنيات وجمع البيانات قبل الانتقال إلى ” مرحلة التطبيق المجتمعي على نطاق أوسع “.
قراءة تقنية مبسّطة للتحديات والحلول المحتملة
من منظور هندسي، تواجه الألواح المدمجة في سطح الطرق تحديات خاصة تختلف عن الأنظمة التقليدية فوق الأسطح أو على الهياكل المعدنية:
- الأحمال الميكانيكية والتعب الإنشائي
- مرور الشاحنات والحافلات يسبّب إجهادات متكرّرة تؤدي إلى تشققات في الطبقات الواقية أو في الوحدات الزجاجية نفسها.
- لذلك تتحوّل مناطق المشاة إلى مختبر وسطي: أحمال أقل، لكن ما زالت هناك احتكاكات، رطوبة، وأحمال صدمية من عربات خفيفة ودراجات.
- خشونة السطح وسلامة المستخدمين
- يجب أن يوفّر السطح درجة كافية من الاحتكاك لمنع الانزلاق في حالات المطر أو الثلج، مع المحافظة على شفافية كافية لمرور الضوء إلى الخلايا الشمسية.
- هذا يتطلب مواد مركّبة تجمع بين الطبقة الشفافة، الطبقة البنيوية، والخلايا الكهروضوئية نفسها.
- إدارة الحرارة والتمدد الحراري
- الطرق تتعرّض لتغيّرات حرارية كبيرة بين الصيف والشتاء، ما يخلق تمددًا وتقلّصًا متكرّرًا للمواد.
- التصميم الناجح يجب أن يشمل طبقات امتصاص للصدمات وأغشية تمدد تسمح بتخفيف الإجهاد عن الخلايا.
- كفاءة التحويل مقابل زاوية السطح
- السطح الأفقي يقلل من الأداء مقارنةً بالتركيب المائل، لكنه يكتسب ميزة المساحات الواسعة غير المستغلة طاقياً.
- التعويض عن هذا النقص يمكن أن يكون عبر استخدام:
- خلايا عالية الكفاءة (TOPCon, HJT, IBC…)
- عناصر بصرية سطحية لتحسين التقاط الضوء (Texturing / Micro-lenses)
- إدارة ذكية للطاقة عبر ربطها بأحمال قريبة لخفض الفاقد في النقل.
هذه التحديات تفسّر توجه MLIT إلى تدرّج في التطبيق: من المناطق الأخف حملًا، ثم ربما لاحقًا إلى طرق المركبات إذا أثبتت التقنيات نجاحًا اقتصادياً وميكانيكياً.
تكامل الطرق الشمسية مع ثورة البنية التحتية الطاقية عالميًا
المبادرة اليابانية ليست معزولة؛ بل تأتي ضمن اتجاه عالمي لدمج الطاقة الشمسية في البنية التحتية للنقل:
- في أوروبا، تم تنفيذ مشاريع مثل سقف كهروضوئي فوق طريق الوصول إلى أحد المطارات في بافاريا، ومشاريع لاستغلال حواف الطرق السريعة والأراضي المجاورة لتركيب الأنظمة الكهروضوئية.
- في لوكسمبورغ وبولندا، بدأت السلطات في السماح بتركيب أنظمة PV بالقرب من الطرق السريعة، مع تجارب على الحواجز الصوتية المدمجة بالخلايا الشمسية.
- في الولايات المتحدة، تعمل شركات ناشئة مثل Ko-Solar بالتعاون مع مزوّدي حواجز الضوضاء لبناء حلول PV على طول الممرات المرورية الرئيسة.
- في الصين، يجري توسيع استخدام الأنظمة الشمسية على منحدرات الطرق، الأنفاق، ومناطق الخدمة على الطرق السريعة.
الرسالة الواضحة لصنّاع القرار هي أن البنية التحتية للنقل لم تعد مجرد مستهلك للطاقة (إضاءة، إشارات، محطات خدمة)، بل يمكن أن تتحول إلى ” شبكة مولّدات شمسية “ موزّعة على نطاق وطني.
ارتباط المبادرة اليابانية بتقنيات أخرى مثل الأنظمة العمودية في مواقف السيارات
توازيًا مع هذه الدعوة، تشهد اليابان انتشارًا لتقنيات أخرى مثل:
- الأنظمة الشمسية العمودية في مواقف السيارات
- استغلال الأسطح والأراضي المحيطة بالطرق (طرق، ممرات، مواقف)
- اختبار تقنيات مختلفة (سطح الطريق، حواجز الضوضاء، الأنظمة العمودية)
خاتمة استراتيجية: من الطريق إلى شبكة طاقة موزّعة
إذا نجحت هذه المبادرة، يمكن أن تتحول الطرق اليابانية من مجرّد بنية للنقل إلى أصول طاقية عالية القيمة، تساهم في:
- خفض انبعاثات قطاع النقل بصورة غير مباشرة
- توفير كهرباء محلية لمحطات الاستراحة، محطات الشحن، والأنظمة الذكية لإدارة المرور
- خلق سوق جديد لشركات مواد البناء والتقنيات الكهروضوئية المتقدمة
- تحفيز دول أخرى على تبنّي نماذج مماثلة، خاصة تلك التي تعاني من ندرة الأراضي أو ارتفاع أسعارها.
بالنسبة لخبراء الطاقة والاستدامة في المنطقة العربية، تمثل التجربة اليابانية مختبرًا مفتوحًا للأفكار يمكن متابعة نتائجه عن كثب، ثم مواءمة الدروس المستفادة مع السياقات المحلية (طرق سريعة صحراوية، محطات شحن للمركبات الكهربائية، حواجز الضوضاء في المدن الكبرى… إلخ).
📚 المصدر:
Brian Publicover, “Japan launches call for road-surface solar technologies,” pv magazine International, December 4, 2025.
الرابط: https://www.pv-magazine.com/2025/12/04/japan-launches-call-for-road-surface-solar-technologies/ pv magazine International
