حجب الحرارة واستغلال الطاقة
يعد الزجاج ذو الانبعاث المنخفض للحرارة ميزة مهمة في نوافذ الكثير من المباني السكنية والشركات في الولايات المتحدة الأمريكية، إذ رُكبت نوافذ الطاقة هذه لنحو 80% من المنازل و50% من المباني التجارية، وفقًا لمكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة الأمريكي.
فضلًا عن الشعبية الكبيرة لنوافذ انبعاث الحرارة المنخفض التي تحجب الحرارة عن أماكن العيش والعمل، بقيت ميزة أخرى مرتبطة بتوليد الطاقة لم تستغل بعد على نطاق واسع، لكن يبدو أن المختبر الوطني للطاقة المتجددة توصل إلى التقنية المناسبة لاستخدامها.
إذ طور باحثون من المختبر الوطني للطاقة المتجددة، النموذج الأولي لنوافذ ذكية ذات ألواح ضوئية، بوسعها حجب الحرارة عن المباني وتزويدها بالطاقة الشمسية في الوقت ذاته. وصُنعت هذه النوافذ الذكية من مادة «البيروفسكايت» المنتجة للطاقة التي تمتاز بخاصية التلون الحراري؛ أي أن لون الزجاج يتغير من الشفاف إلى المظلل عند تغير درجة حرارته. وقال «لانس ويلير» أحد العلماء في المختبر الوطني للطاقة المتجددة في بيان صحفي، «توجد حاليًا تقنيات كثيرة تعتمد خاصية التلون الحراري، لكن لم تتمكن أي منها بعد من تحويل الطاقة إلى كهرباء.»
عندما تسخن النوافذ الذكية بفعل الطاقة الشمسية، تُبعَد جزيئات «الميثيل أمين» متسببة بتغير لون النوافذ، لتتحول بعدها إلى ألواح شمسية فعالة جدًا في توليد الكهرباء. وأظهر فريق المختبر الوطني للطاقة المتجددة أثناء دراسة تجريبية نشرت في مجلة «نيتشر كوميونيكيشن،» كفاءة في تحويل الطاقة الشمسية بنسبة تقدر بنحو 11.3%.
وأوضح «ويلر» أحد الباحثين الأساسيين في هذه الدراسة، «توجد مفاضلة أساسية بين الحصول على نوافذ جيدة وخلايا شمسية فعالة. لكن في حال اعتماد هذه التقنية، فيمكننا تجاوز ذلك؛ إذ يمكننا استخدام الخلايا الشمسية عند توفر الأشعة الشمسية، والتمتع بنوافذ جيدة في الأجواء الغائمة.»
ليست جاهزة بعد
تعد نسبة الكفاءة التي أظهرتها الدراسة التجريبية واعدة، وفقًا لموقع «إليكتريك،» فنحو 80% من تكاليف الكهرباء في المباني تنفق على التدفئة والتبريد والتهوية. لكن ما زال أمام الباحثين مشكلة واحدة لحلها بعد تشغيلهم للنوافذ الذكية التي تعمل بالطاقة الشمسية.
إذ صنّع الباحثون نموذجًا تجريبيًا من النافذة بمساحة 1 سنتيمتر مربع، فسجّل انخفاضًا في مستوى أدائه بعد 20 دورة متكررة من التحول بين شكله الشفاف والمظلل. الأمر الذي يعد مشكلة كبيرة يجب حلها قبل أن تقدم هذه النوافذ الذكية للاستخدام التجاري، خاصة وأن أغلب النوافذ الذكية المتوفرة حاليًا تعمل لأكثر من 50 ألف دورة، ويمكن للألواح الضوئية التقليدية أن تحافظ على 80% من كفاءة نقل الطاقة لمدة تزيد عن 25 عامًا، وفقًا لما نشره موقع «إليكتريك.» لذا فإن تحسين استقرار دورة التحول أمر يتطلب إجراء المزيد من البحوث في المختبر الوطني للطاقة المتجددة.
تتمتع النوافذ الذكية التي تتحول إلى ألواح شمسية بإمكانات ضخمة، خصوصًا في هذا الوقت الذي تحرص فيه شركات كثيرة على التحول إلى اعتماد الطاقة المتجددة بنسبة 100%. فبدلًا من أن يعمدوا إلى تغطية سقوف مبانيهم بألواح شمسية تساوي في تكلفتها ثمن النوافذ التي سيزيلونها، سيتمكنون من تحقيق الأمرين معًا في خطوة واحدة. وإضافة إلى ذلك، يمكن تركيب هذه النوافذ الذكية في السيارات، ما يتيح للمركبات الكهربائية المستقبلية خيار التزود بالطاقة الشمسية بسهولة.
The post نوافذ ذكية جديدة تتحول إلى خلايا شمسية عند تغيير لونها appeared first on مرصد المستقبل.