بهره‌گیری از ظرفیت پیاده‌روها در تولید انرژی برای شهرها

جمعیت روبه رشد جهانی همواره علاقه وصف‌ناپذیری به سکونت در شهرها از خود نشان می‌دهند و جمعیت شهرنشین مسئول انتشار بخش عمده‌ای از گازهای گلخانه‌ای هم‌چون کربن‌دی‌اکسید و مصرف انرژی جهان است. در همین راستا جهان در سال‌های اخیر توجه ویژه و فزاینده‌ای به یافتن راه‌های جدید برای تولید انرژی پاک و پایدار نشان داده است.

از سوی دیگر در شهرهای هوشمند و پایدار آینده، تقریباً هر جنبه‌ای از زیرساخت‌ها نقشی اساسی در بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ایفا خواهند کرد. پیاده‌روها به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین زیرساخت‌های یادشده محسوب می‌شوند.

در این میان بهره‌گیری از مزایای پیاده‌روی عابران پیاده در زمان قدم زدن، دویدن یا پایین و بالا رفتن از پله‌ها در فضاهای عمومی یک راهکار نوآورانه و امیدوارکننده به‌شمار می‌رود که می‌توانداز طریق انواع فناوری‌های جمع‌آوری انرژی، انرژی جنبشی تولید شده را به الکتریسیته تبدیل کند. بهره‌گیری از نیروی تابشی خورشید بر سطح آن‌ها نیز منبع پایدار دیگری است که به تولید انرژی پاک با بهره‌گیری از ظرفیت پیاده‌روها کمک می‌کند.

  تولید انرژی از گام‌های عابران پیاده

بهره‌گیری از قدرت تردد عابران پیاده می‌تواند وابستگی شهرها را به منابع انرژی سنتی کم کند و پایداری را در فضاهای عمومی شهرها ارتقا بخشد. میزان انرژی تولیدی حاصل از این شیوه متفاوت است و به عوامل مختلفی همچون تعداد افراد، وزن آن‌ها و تعداد و شدت قدم‌هایی که برمی‌دارند، بستگی دارد. هرچند میزان انرژی تولید شده به‌واسطه تردد عابران پیاده ممکن است برای تأمین انرژی کل شهرها کافی نباشد، اما نقش مهمی در کاهش هزینه‌های انرژی و ارتقای پایداری دارد. با توسعه و به‌کارگیری فناوری‌های جمع‌آوری انرژی بیشتر همچنین می‌توان راه‌های نوآورانه‌تری را برای استفاده از قدرت تردد عابران‌پیاده به نفع جوامع و محیط زیست کشف کرد.

  فناوری‌های تولید انرژی از طریق تردد عابران پیاده

کاشی‌های پیزوالکتریک یکی از رایج‌ترین فناوری‌هایی است که برای بهره‌گیری از انرژی حاصل از تردد عابران پیاده استفاده می‌شود. این کاشی‌ها از یک ماده پیزوالکتریک ساخته شده‌اند که در اثر فشار مکانیکی بار الکتریکی ایجاد می‌کند، به‌این‌ترتیب در زمین جاسازی می‌شوند و با قدم گذاشتن انسان روی آن‌ها برق تولید می‌شود.

کاشی‌های پیزوالکتریک کاربردهای مختلفی دارد و می‌توان با نصب آن‌ها در فضاهای عمومی هم‌چون پارک‌ها، میدان‌ها و پیاده‌روها نصب کرد و برق موردنیاز برای روشن کردن چراغ‌ها، حسگرها و سایر دستگاه‌های کم‌مصرف را تأمین کرد. نصب این کاشی‌ها در مکان‌های پرتردد نظیر فرودگاه‌ها و ایستگاه‌های قطار نیز با تولید انرژی بیشتری همراه است.

روسازی‌های جنبشی یکی دیگر از فناوری‌های تولید انرژی از طریق تردد عابران پیاده است که شبیه کاشی‌های پیزوالکتریک اما برای تولید انرژی بیشتر طراحی شده‌اند و در ساخت آن‌ها از فناوری پیشرفته‌تری استفاده شده آیت که در کنار تولید انرژی هنگام فشرده شدن با گام‌های عابران پیاده یا چرخ وسایل‌نقلیه، در صورت خم شدن نیز انرژی تولید می‌کنند.

روسازی‌های جنبشی به‌طور معمول از یک ماده مرکب ساخته می‌شود که حاوی الیاف پیزوالکتریک است. الکتریسیته تولیدشده توسط این ابزارها نیز کاربری‌های مختلفی دارد و در تأمین انرژی موردنیاز برای چراغ‌های خیابان‌ها، وسایل‌نقلیه برقی یا سایر وسایل الکترونیکی استفاده می‌شود.

پله‌های مولد انرژی یکی دیگر از فناوری‌های تولید برق از طریق انرژی‌های جنبشی حاصل از پیاده‌روی و دویدن عابران پیاده است و برای تأمین انرژی سیستم‌های روشنایی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ به این صورت که پله‌ها از طریق انرژی جنبشی تولید شده توسط افرادی که از آن‌ها بالا و پایین می‌روند، الکتریسیته تولید می‌کنند. این انرژی در باتری‌هایی مخصوص ذخیره می‌شود و سپس برای روشن کردن چراغ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

  تولید انرژی از تابش خورشید بر سطح پیاده‌روها

هزینه بهره‌گیری از انرژی خورشیدی برای تولید نیروی مورد نیاز ساکنان شهرها در حال کاهش و استفاده از آن رو به افزایش چشمگیر است. به‌این‌ترتیب سقف و گاهی دیوارهای ساختمان‌های شهری مملو از صفحات خورشیدی شده است و به‌تدریج فضای دیگری برای تأمین نیاز رو به رشد شهرها به انرژی باقی نمی‌ماند، بنابراین نسل جدیدی از شرکت‌ها با ایجاد طرح‌های روسازی‌های خورشیدی مستحکم و مدولار به‌دنبال رفع مشکل برآمده‌اند. این روسازی‌ها از ادارات و ساختمان‌های مسکونی گرفته تا زیرساخت‌های دریایی و شهرهای هوشمند قابل نصب است و برای استفاده در جاهایی طراحی شده که شبکه برق موجود نیست و پنل‌های خورشیدی فعلی نمی‌توانند نیاز بالای انرژی برای دستگاه‌های خاص را برآورده کند.

روسازی‌های خورشیدی یک منبع انرژی مستقل برای تأمین انرژی تعداد فزاینده وسایل خیابانی در مناطق شهری فراهم می‌کند و می‌توان از آن‌ها برای برق‌رسانی به تابلوها و دستگاه‌های تلفن همراه، همچنین روشنایی خیابان‌ها استفاده کرد.

سنگ‌فرش‌های خورشیدی از دیگر راهکارهای موجود برای استفاده از ظرفیت پیاده‌روها در تولید انرژی است. یکی از ساده‌ترین کاربردها این است که با پیوند آن‌ها به ایستگاه‌های شارژ امکان فراهم آوردن انرژی سبز از پیاده‌روها به خودروهای الکتریکی فراهم می‌شود. از سوی دیگر با ذخیره الکتریسیته اضافی حاصل در بسته‌های باتری که توسط کنترل‌کننده‌های شارژ هدایت می‌شود، یک منبع تغذیه قابل اعتماد برای ایستگاه‌های شارژ فراهم می‌شود.

  نمونه‌هایی از بهره‌گیری از پیاده‌روها در تأمین انرژی شهرها

لاس‌وگاس آمریکا با نصب کاشی‌های انرژی جنبشی با دوام که برای تبدیل حرکت به انرژی مفید طراحی شده‌اند، بر توسعه راه‌حل‌های مبتنی بر زیرساخت‌های خارج از شبکه برای برداشت انرژی از منابع جایگزین تمرکز دارد. این شهر به اتصال چراغ‌های خورشیدی خیابانی به این کاشی‌ها در سراسر شهر اقدام کرده است، بنابراین چراغ‌ها نه‌تنها در طول روز نور خود را از انرژی خورشید می‌گیرند، بلکه قدم زدن عابران پیاده به روشن نگه داشتن آن‌ها در طول شب کمک می‌کند. هر بار که شخصی روی یکی از این کاشی‌ها پا می‌گذارد، تا هفت وات برق ایجاد و سپس برای استفاده بعدی در باتری ذخیره می‌شود. سنسورهای حرکت در این کاشی‌ها به‌گونه‌ای تعبیه شده است که چراغ‌ها تنها در صورت نیاز به نور روشن شوند. این امر به‌طور بالقوه میزان اتلاف انرژی را کاهش می‌دهد و با افزودن سنسورهای هوشمند اضافی برای سنجش کیفیت هوا، دما، رطوبت و آب چراغ‌های خیابانی را به یک فناوری هوشمند برای شهرها تبدیل می‌کند. افزودن نیمکت، نقاط شارژ USB یا پد بی‌سیم و وای‌فای از برنامه‌های آینده لاس‌وگاس برای این چراغ‌ها است.‌

استکهلم سوئد به‌منظور تأمین انرژی لازم برای روشن کردن چراغ‌های ایستگاه متروی مرکزی خود از فناوری پله‌های مولد انرژی بهره می‌گیرد که نیروی لازم برای کل سیستم روشنایی ایستگاه را فراهم می‌آورد. این پله‌ها نه‌تنها منبع انرژی پایداری ایستگاه مترو سوئد است که یک عنصر خلاقانه و تعاملی برای آن محسوب می‌شود و به‌گونه‌ای طراحی شده است که هنگام قدم گذاشتن مردم روی هر پله روشن می‌شود و با ایجاد نوعی نمایش بصری منحصربه‌فرد مردم را تشویق می‌کند به جای پله‌برقی از این پله‌ها استفاده کنند.

بارسلونا اسپانیا نیز نخستین روسازی‌های خورشیدی یا فتوولتائیک را به‌عنوان بخشی از ابتکارات کربن‌خنثی شدن شهر تا سال 2050 مورد آزمایش قرار داده است. این اقدام بارسلونا در تلاش برای افزایش ظرفیت انرژی نزدیک به اماکنی صورت گرفته که به انرژی بیشتر نیاز دارد، چراکه نیروی به‌دست‌آمده از تنها 20 متر مربع از روسازی‌های خورشیدی برابر با میانگین سالانه انرژی الکتریکی مورد نیاز برای یک خانوار است. بارسلونا با نصب این روسازی‌ها تنها در یکی از پارک‌های خود 7560 کیلووات ساعت انرژی در سال تولید خواهد کرد که برای سه خانوار کافی است.

اوترخت هلند نیز از نصب پنل‌های خورشیدی در یک مسیر 25 متری دوچرخه‌سواری خبر داد که برق تولید شده توسط تأسیسات آن برای تأمین انرژی سیستم روشنایی اطراف و گرم کردن این مسیر در طول زمستان استفاده خواهد شد. این پروژه آزمایشی بخشی از برنامه دولت هلند برای آزمایش اثربخشی تولید انرژی خورشیدی توسط زیرساخت‌های جاده‌ای است.

بریتانیا در حال توسعه فناوری کف‌سازی است که انرژی جنبشی حاصل از گام‌های مردم را به برق تبدیل می‌کند تا نیروی لازم برای برنامه‌های خارج از شبکه مانند بازی‌ها، روشنایی محیطی و نظارت بر محیط‌زیست را تأمین کند. طی یک اقدام نوآورانه که بریتانیا آن را «اینترنت موجودات» نامیده است، سنگفرش‌ها می‌توانند ردپای افراد با استفاده از برنامه‌های مخصوص ثبت کنند و سپس تجزیه‌وتحلیل‌های لازم را به‌منظور ارائه بینشی در مورد رفتار افراد در تعامل با این سیستم ارائه دهند. به‌این‌ترتیب شهر تلفورد در شروپ‌شر بریتانیا یک پیاده‌روی مخصوص با فناوری بالا راه‌اندازی کرده است که با راه رفتن یا دویدن مردم روی آن برق تولید می‌شود. مردم همچنین می‌توانند در این مسیر تلفن‌های همراه و سایر دستگاه‌های برقی خود را به‌کمک نقاط شارژ تعبیه‌شده در کنار نیمکت‌های پیاده‌رو شارژ کنند.