پیشرفت‌های فناوری سبز مواردی همچون روسازی‌های مولد انرژی را ممکن کرده است که شهرها به کمک آن می‌توانند به روش‌های مختلف از انرژی ذخیره‌شده در پیاده‌روها و معابر، انرژی الکتریکی تولید کنند. پیاده‌روهای جنبشی یکی از انواع روسازی‌های مولد است که انرژی حاصل از راه رفتن، دویدن و پله‌نوردی عابران را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. معابر خورشیدی و سیستم‌های الکترومغناطیسی از دیگر انواع روسازی مولد است که برداشت انرژی از سنگفرش‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد. این سنگفرش‌ها می‌توانند با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، نیازهای انرژی شهری را تأمین و به پایداری شهری کمک کنند.

سنگفرش‌های مولد انرژی نه‌تنها به بهبود زیرساخت‌های شهری کمک می‌کنند، بلکه به‌عنوان یک راهکار نوآورانه در جهت تولید انرژی پاک و پایدار عمل می‌کنند تا شهری سبزتر و پایدارتر برای نسل‌های آینده بسازند. گسترش این گونه سنگفرش‌ها می‌تواند عامل مؤثری در افزایش آگاهی عمومی درباره اهمیت انرژی‌های تجدیدپذیر و حفاظت از محیط زیست باشد. در ادامه فناوری‌های برتر برداشت انرژی از سنگفرش‌ها معرفی می‌شود.

روسازی با مصالح پیزوالکتریک

سنگفرش‌های مولد انرژی با استفاده از مواد پیزوالکتریک ساخته می‌شوند که هنگام قرار گرفتن در معرض فشارهای مکانیکی همچون راه رفتن یا دویدن، بار الکتریکی تولید می‌کنند. الکتریسیته حاصل را می‌توان برای کاربردهای مختلف از جمله روشنایی عمومی، تابلوها و چراغ‌های راهنمایی و رانندگی مهار و ذخیره کرد. کاشی‌های پیزوالکتریک بیشتر در مناطق شلوغ همچون سکوهای قطار، ورودی ساختمان‌ها و مسیرهای پیاده‌روی نصب می‌شود. سیستم‌های انرژی جنبشی را می‌توان علاوه‌بر پیاده‌روها در خیابان‌ها نیز به کار برد و انرژی جنبشی حاصل از تردد وسایل نقلیه برق تولید کرد.

تأسیسات Kinetic Walker در پیاده‌روهای مرکز تجربه AFAS هلند نمونه موفقی از این فناوری است که به‌منظور جمع‌آوری انرژی جنبشی و تبدیل آن به انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تأمین روشنایی و شارژ دستگاه‌های الکترونیکی راه‌اندازی شده است و به افراد اجازه می‌دهد تا این فناوری را در زمان واقعی تجربه کنند. بازدیدکنندگان در لابی مرکزی ساختمان می‌توانند مشاهده کنند که با راه رفتن چه مقدار انرژی می‌توانند تولید کنند و با مفهوم پایداری و تأثیر مثبت فعالیت‌های روزمره بر محیط زیست به‌طور ملموس آشنا شوند.

القای الکترومغناطیسی

روسازی‌های الکترومغناطیسی به‌عنوان یک راهکار نوآورانه برای تولید برق از حرکات و لرزش‌های ایجاد شده توسط وسایل نقلیه و عابران مورد توجه قرار گرفته است. فناوری به کار رفته در این سیستم‌ها شامل مگنت‌ها و سنسورهایی است که می‌تواند انرژی جنبشی حاصل از عبور خودروها و افراد را به روش القای الکترومغناطیسی به انرژی الکتریکی تبدیل کند. این فناوری را می‌توان به‌عنوان یک منبع انرژی پایدار و تجدیدپذیر در زیرساخت‌های شهری از جمله بزرگراه‌ها و پیاده‌روها نصب کرد و علاوه‌بر تأمین انرژی برای روشنایی معابر، از برق تولیدشده برای ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی استفاده کرد.

برداشت انرژی خورشیدی

پانل‌های خورشیدی را می‌توان در طرح‌های روسازی برای جمع‌آوری انرژی خورشیدی ادغام کرد و سلول‌های خورشیدی را زیر یک لایه سطحی شفاف قرار داد تا نور خورشید را ذخیره و به انرژی الکتریکی تبدیل کند. این روش با ارائه یک منبع انرژی تجدیدپذیر اضافی، برداشت انرژی جنبشی از سنگفرش‌ها را تکمیل می‌کند. این نوع روسازی برای نصب در مناطق آفتابی بسیار مناسب است و می‌تواند به‌عنوان یک منبع انرژی مستقل برای تأمین روشنایی و برق دیگر تجهیزات شهری عمل کند.

مزایای سنگفرش‌های مولد انرژی

روسازی‌های مولد انرژی علاوه‌بر اینکه یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که به هیچ منبع محدودی همچون سوخت‌های فسیلی متکی نیست، مزایای زیست‌محیطی منحصربه‌فردی را برای شهرها به ارمغان می‌آورد. این فناوری منجر به استفاده بهینه از زیرساخت‌های موجود، بهره‌برداری از انرژی فعالیت‌های روزمره، به حداقل رساندن نیاز به تولید انرژی اضافی و کاهش اثرات زیست‌محیطی تولید انرژی می‌شود.

در مناطقی که مصرف انرژی بسیار زیاد است، روسازی‌های مولد انرژی می‌تواند به‌عنوان منبع انرژی غیرمتمرکز و کارآمدی باشد که فرصتی برای ساخت شهرهای سبزتر ایجاد می‌کند. هنگام وقوع حوادث یا بلایای طبیعی که برق قطع می‌شود، این منابع انرژی جنبشی می‌توانند برق اضافی را فراهم کنند و در اختیار مصرف‌کنندگان قرار دهند.

در کنار مزایای زیست‌محیطی، روسازی‌های مولد انرژی دارای مزایای اقتصادی قابل‌توجهی همچون صرفه‌جویی در هزینه‌ها و تولید درآمد برای کل شهر هستند و به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که بادوام باشند و کمترین نیاز را به تعمیر و نگهداری داشته باشند. توسعه، نصب و نگهداری این سنگفرش‌ها می‌تواند با ایجاد فرصت‌های شغلی در تولید و ساخت و ساز، به رشد اقتصاد محلی کمک کند.

سنگفرش‌های مولد انرژی روشی متمایز برای افزایش جذابیت و تعامل مکان‌های عمومی و تولید انرژی پایدار ارائه می‌دهد و می‌توانند یک مکان عمومی پر جنب‌وجوش، جذاب و در عین حال پایدار را برای شهروندان فراهم کند که نشان‌دهنده تعهد شهرها به پایداری و نوآوری است.

چالش‌ها و تحولات آینده سنگفرش‌های مولد انرژی

هزینه‌های نصب اولیه روسازی‌های مولد انرژی بسیار پرهزینه تر از روسازی سنتی است و در بعضی شهرهای شلوغ ممکن است رفت‌وآمد روزانه را دچار اختلال کند. روسازی مولد در مقایسه با نیروگاه‌های بزرگ برق بسیار کمتری تولید می‌کند و نمی‌توان به‌عنوان یک منبع انرژی اولیه به آنها تکیه کرد، بلکه می‌تواند منبعی مکمل یا برای استفاده در مواقع بحرانی باشد.

استارتاپ بریتانیایی Pavegen در حال تحقیق و ساخت نمونه‌های اولیه کاشی‌های جنبشی قوی‌تر است که یک قدم روی آنها انرژی کافی برای روشن کردن یک لامپ را به مدت ۳۰ ثانیه تولید می‌کند. این استارتاپ در سال ۲۰۲۲ با همکاری شرکت Andel که بزرگ‌ترین شرکت توزیع انرژی دانمارک است، یک تجربه تعاملی را برای شرکت‌کنندگان در جشنواره Roskilde ایجاد کرد تا با حرکات سریع یکدیگر یکدیگر را به چالش بکشند و در لحظه انرژی تولید کنند. Pavegen بیش از ۲۰۰ پروژه فعال در ۳۷ کشور مختلف به‌منظور انجام تحقیقات در مورد رفتار عابران پیاده و چگونگی بهینه‌سازی و تشویق آن برای برداشت انرژی دارد.

نمونه‌های موفق از اجرای روسازی‌های مولد انرژی

چندین شهر در سراسر جهان از تکنیک‌های نوآورانه به‌ویژه از طریق ادغام سیستم‌های مبتنی‌بر جلبک و فناوری‌های انرژی جنبشی برای برداشت انرژی از پیاده‌روها استفاده می‌کنند که در ادامه به بعضی از آنها اشاره می‌شود.

لندن، بریتانیا

بخش ۱۰۷ فوت مربعی از پیاده‌رویی در منطقه خرید لندن با سنگ‌فرش‌های جنبشی شرکت Pavegen طراحی شده است که این شرکت آن را نخستین خیابان هوشمند در جهان می‌نامد. کاشی‌های مثلثی‌شکل و متصل به هم از انرژی تولیدشده توسط رهگذران برای تأمین برق چراغ‌های خیابان‌های اطراف استفاده می‌کنند، همچنین اپلیکیشنی راه‌اندازی شده است که به عابران پیاده نشان دهد که پیاده‌روی آنها هنگام عبور از مغازه‌های اطراف چقدر انرژی تولید می‌کند.

هلند

آمستردام

سنگفرش‌های پیزوالکتریک در آمستردام یک پروژه نوآورانه است که در بعضی نقاط شلوغ شهر از جمله میدان‌های عمومی و ایستگاه‌های حمل‌ونقل نصب شده است. فناوری پیزوالکتریک به کار رفته در این سنگفرش‌ها می‌تواند انرژی تولیدشده از قدم‌های عابران را به برق تبدیل کند و تخمین زده می‌شود که هر هزار قدم بتواند حدود یک کیلووات ساعت انرژی تولید کند. این طرح با هدف افزایش آگاهی عمومی درباره انرژی‌های تجدیدپذیر و ترویج استفاده از فناوری‌های سبز بسیار موفق بوده و توجه زیادی را به سمت انرژی پایدار جلب کرده است، به‌طوری‌که بعضی مسئولان محلی به دنبال گسترش این نوع سنگفرش‌ها به سایر مناطق شهر هستند.

گرونینگن

یک مسیر پیاده‌روی خورشیدی که از ۲۵۴۴ کاشی خورشیدی Platio ساخته شده مساحتی معادل ۴۰۰ متر مربع را در یکی از خیابان‌های گرونینگن پوشش می‌دهد. انتظار می‌رود که این نصب حدود ۵۵ هزار کیلووات ساعت برق در سال تولید کند که برای تأمین برق ساختمان‌های محلی و ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی استفاده خواهد شد.

اوترخت

استان اوترخت پنل‌های خورشیدی را در یک مسیر ۲۵ متری دوچرخه‌سواری آزمایش کرده است که برق تولید شده برای تأمین روشنایی خیابان‌های اطراف و گرم کردن مسیر در زمستان استفاده خواهد شد و به تلاش‌های پایداری در این منطقه کمک می‌کند.

سانفرانسیسکو، ایالات متحده آمریکا

سانفرانسیسکو سنگفرش‌های پیزوالکتریک را به‌عنوان بخشی از ابتکارات پایدار در زیرساخت‌های شهری مورد استفاده قرار داده است که در مکان‌های پر تردد همچون پیاده‌روها و مراکز حمل‌ونقل نصب شده‌اند تا انرژی جنبشی حاصل از عبور عابران را به برق تبدیل کنند. تخمین زده می‌شود که این سیستم‌ها توانایی تولید ۱۶۰۰ کیلووات ساعت انرژی در سال را داشته باشند که برای تأمین روشنایی معابر، شارژ تجهیزات و حتی تغذیه برخی خدمات عمومی به کار می‌رود.

توکیو، ژاپن

توکیو فناوری‌های برداشت انرژی جنبشی را در مراکز حمل‌ونقل خود گنجانده است و کفپوش‌های ویژه‌ای را در ایستگاه‌های قطار و مترو، به منظور تولید انرژی از حرکات روزمره مسافران نصب کرده است و تخمین می‌زند که این سنگفرش‌ها سالانه حدود ۲۴۰۰ کیلووات ساعت انرژی تولید می‌کنند. این مقدار انرژی می‌تواند به‌منظور تأمین روشنایی ایستگاه‌ها، شارژ تجهیزات الکترونیکی و حتی تأمین برق بعضی از نیازهای زیرساختی بهره‌برداری شود.

بارسلونا، اسپانیا

بارسلونا سنگفرش‌های الکترومغناطیسی مخصوصی را در بعضی از خیابان‌های شلوغ نصب کرده است که می‌توانند انرژی تولیدشده از هر قدم عابران و همچنین تردد خودروها را جمع‌آوری کنند و پیش‌بینی کرده است که این سیستم می‌تواند انرژی کافی برای روشنایی خیابان‌ها و تأمین برق ایستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی را تولید کند. بارسلونا اولین معبر خورشیدی خود را در منطقه گلیور نصب کرد که این نصب مساحتی معادل ۵۰ متر مربع را پوشش می‌دهد و انتظار می‌رود سالانه ۷۵۶۰ کیلووات ساعت انرژی تولید کند، که به اندازه کافی برای تأمین برق سه منزل کافی است. این ابتکار بخشی از هدف شهر برای دستیابی به کربن خنثی تا سال ۲۰۵۰ است.

جینان، چین

یک جاده خورشیدی به طول یک کیلومتر در این شهر ساخته شده است که به‌طوری تقریبی یک میلیون کیلووات‌ساعت انرژی تجدیدپذیر در سال تولید می‌کند.