باستخدام الزجاج لتوليد الكهرباء

في نهاية عام 2019 ، اجتمع موظفو الطاقة في كل مكان في سيكويا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة في غرفة اجتماعات تتكون بالكامل من نوافذ زجاجية. لم تظهر النوافذ الزجاجية الجديدة أمامهم فقط إطلالات جبلية مذهلة وسماء جميلة من شمال كاليفورنيا ، كما يمكن استخدامها كخلايا ضوئية لتوفير الطاقة لإضاءة الشركة وأجهزة الكمبيوتر ومكيفات الهواء.

بعد سنوات من البحث والتطوير ، حققت الشركة زجاجًا تكنولوجيًا لتوليد الطاقة ، سرًا هو طبقات البوليمر العضوية المتعددة المضافة بين الألواح الزجاجية ، والتي يمكن للبعض أن ينقل الضوء تمامًا ، بينما يمكن للآخرين امتصاص الأشعة تحت الحمراء غير المرئية و فوق بنفسجي. عندما يمر الضوء عبر الزجاج ، تشكل الإلكترونات بين طبقات البوليمر تيارًا ، يتم جمعه بواسطة الأسلاك الرقيقة في الزجاج.

"هذا يشبه إلى حد ما شاشة كمبيوتر شفافة تعمل في الاتجاه المعاكس." يولد الموقف الحالي.

في الوقت الحاضر ، على مستوى ضوء معين ، تبلغ سعة توليد الطاقة لهذا الزجاج حوالي ثلث الطاقة الكهروضوئية التقليدية للسقف ، ونفاذية الضوء حوالي نصف تلك الخاصة بالزجاج العادي.

قال هارديف إن تلبية هذه المؤشرات يكفي لجعل هذا الزجاج منتجًا عمليًا ، ومن المتوقع أن تزيد شركته بشكل كبير من نفاذية الضوء للزجاج. وعن انخفاض كفاءة توليد الطاقة ، أشار إلى أن المساحة التي تغطيها النافذة أكبر من تلك الموجودة في السقف ، وبالتالي يمكن استخدام ميزة المنطقة لتعويض نقص الكفاءة. "يمكنك استخدام كليهما ، لكن النوافذ ستولد المزيد من الطاقة." وأضاف أن التحدي الأكبر هو كيفية توسيع مساحة النافذة حاليا أقل من 0.19 متر مربع إلى حوالي 4.65 متر مربع.

أكثر وضوحا من الزجاج

لقد طال انتظار الثورة في النوافذ. مع استعادة المدن الكبرى في العالم لحبها لناطحات السحاب ، تطورت المباني الشاهقة المتلألئة إلى مناطق جذب ثابتة في كل مكان ، لكن الزجاج الموجود في المباني الشاهقة لم يحرز سوى تقدم تقني طفيف.

يعد التحكم في درجة حرارة المباني تحديًا كبيرًا. يتم استخدام 18 ٪ من الأموال في مشروع الطاقة الأمريكي لتدفئة وتبريد المباني. وفقًا لتقدير مختبر لورانس بيركلي الوطني ، في موسم البرد ، فإن قيمة التسخين المفقودة من النوافذ تعادل حوالي 20 مليار دولار أمريكي ؛ في الصيف ، تكون قيمة التبريد المفقودة من نوافذ المباني المكيفة أكبر. باختصار ، يضيع أكثر من نصف الأموال المستخدمة لتدفئة وتبريد المباني بفقدان النوافذ.

تعمل تقنية mackinac المستندة إلى michigan على تطوير صفائح بلاستيكية مغلفة يمكن وضعها على سطح الزجاج العادي لتحسين العزل الحراري وخصائص الانعكاس الحراري للزجاج دون التأثير على وضوح مجال الرؤية. من بينها ، تحجز اللوحة البلاستيكية الهواء في المنتصف وتحسن أداء العزل الحراري للزجاج. يسمح الطلاء بالضوء المرئي بالمرور ، ولكنه يعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء (يحمل معظم الطاقة الحرارية). قال الرئيس التنفيذي للشركة جون سلاجتر إن الطلاء غير المرئي يقلل من كمية الضوء المنعكسة من السطح البلاستيكي ، مما يزيد من كمية الضوء المنقولة عبر النافذة ووضوح الغرفة.

يمكن أن يؤدي تركيب لوح بلاستيكي مغلف مباشرة على إطار نافذة موجود إلى مضاعفة أداء العزل الحراري للزجاج المفرد أو المزدوج ، وهو خفيف جدًا ولا يزيد من وزن النافذة بشكل ملحوظ. قال سلاجتر إن المادة الجديدة اجتازت بنجاح اختبارات على النوافذ في جامعة كالفين. بفضل التمويل الجزئي من الوكالات الحكومية الأمريكية ، سيتم اختبار الورقة البلاستيكية في مشاريع تجريبية أكبر قبل وضعها رسميًا في عام 2022.