كشفت نخبة من الباحثين النقاب عن أول نافذة شمسية ثنائية الوجه في العالم لديها القدرة على تعزيز إنتاج الكهرباء النظيفة، وهي الرقم الأبرز في معادلة تحول الطاقة.

وتعتمد فكرة عمل النافذة الفريدة متعددة الوظائف على استعمال وحدة زجاجية عازلة مع أشرطة من خلايا شمسية ثنائية الوجه مصنوعة من السيليكون البلوري، وستائر فينيسية -ستائر ذكية إلكترونية بمحرك مدمج- مدمجة تعمل بصفتها أدوات عاكسة للجانب الخلفي من الخلايا.

وتتيح أول نافذة شمسية ثنائية الوجه في العالم إنتاج الكهرباء وتوفير أقصى قدر من الحماية من ارتفاع درجات الحرارة، والتحكم في درجة حرارة المكان الذي توجد فيه تلك الألواح، إلى جانب تمتُّع تلك الخلايا بأقصى قدر من الجاذبية البصرية العالية.

ووفق معلومات اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، تستهدف الألواح الشمسية ثنائية الوجه تعظيم أقصى قدر من الاستفادة من الإشعاع الشمسي الساقط على الوجهين الأمامي والخلفي للخلايا، مع تعزيز الجدوى الاقتصادية للمشروعات عبر توفير مساحات الأرض اللازمة للتركيبات.

مفهوم تصوري

استحدث الباحثون في المنظمة الهولندية للبحوث العلمية والتطبيقية تي إن أو (TNO) مفهومًا تصوريًا لما تقول، إنه أول نافذة شمسية ثنائية الوجه في العالم متعددة الوظائف، تستهدف إنتاج الكهرباء، مع توفير حماية من السخونة الزائدة من أجل راحة حرارية وبصرية خارجية أفضل، وفق دراسة منشورة في دورية آر آر إل سولار (RRL Solar).

وقالت المؤلفة الرئيسة للبحث، سيمونا فيلا: "تتألف نافذة زاد آي إي زاد أو (ZIEZO) من وحدة زجاجية عازلة فريدة من نوعها آي جي يو (IGU) مع شرائح خلايا شمسية مصنوعة من السيليكون البلوري ثنائي الوجه وستائر فينيسية مدمجة".

وأوضحت فيلا: "ما إن تُنشَر الستائر الفينيسية المدمجة، فإنها ستعمل أداة عاكسة تعيد توجيه جزء من ضوء الشمس على الجانب الخلفي من الخلايا ثنائية الوجه؛ لتعزز بذلك توليد الطاقة الشمسية"، وفق تصريحات رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

وأضافت: "على حدّ معلوماتنا، لا توجد هناك نافذة شمسية ثنائية الوجه تُدمَج بالمباني في السوق حتى الآن"، وفق ما تابعته منصة الطاقة المتخصصة.

أوضاع التشغيل

طُرِحت فكرة أول نافذة شمسية ثنائية الوجه في العالم في ورقة بحثية بعنوان "تحليل الأداء الخارجي للنوافذ الشمسية شبه الشفافة مع الخلايا ثنائية الوجه والستائر الفينيسية المتكاملة"، منشورة بدورية الطاقة الشمسية "آر آر إل سولار" .

وأوضح الباحثون أن أول نافذة شمسية ثنائية الوجه في العالم هي بمثابة تطور لتقنية شمسية طورتها وحصلت على براءة اختراعها شركة الزجاج الهولندية بيلكينغتون (Pilkington) دون استعمال ألواح شمسية.

وأشاروا إلى أن النافذة الشمسية الجديدة لديها القدرة على التشغيل في وضع "عدم التعزيز" حينما تُخزّن الستائر الفينيسية في صندوق التخزين العلوي، أو نظام "التعزيز الجزئي" عند نشر تلك الستائر وهي مفتوحة.

إلى جانب ذلك، فإن أول نافذة شمسية ثنائية الوجه في العالم لديها القدرة -كذلك- على العمل في وضعية "التعزيز القصوى" عندما يكون ضوء الشمس باتجاه الجزء الداخلي من الغرفة، محجوبًا.

وبمقدور مستعملي تلك النوافذ تعديل وضعية "الستائر الفينيسية" تلقائيًا، لمنح أولوية، إمّا لإنتاج الطاقة الشمسية، أو التحكم الحراري والبصري.

نماذج صغيرة وكبيرة

نشر فريق البحث -الذي ضمّ -كذلك- علماء من شركة بيلكنغتون نفسها- 12 نموذجًا صغير الحجم في منشأة الأبحاث الاختبارية الخارجية سولار بيت (SolarBEAT)، مع اختلافات من حيث أنواع الخلايا الشمسية، ومعدلات التغطية، وأنواع الستائر الفينيسية.

إلى جانب ذلك، رُكّبت 6 نوافذ بالحجم الطبيعي في المبنى الإداري لمقرّ شركة الزجاج بيلكينغتون الواقعة في مدينة أنسخديه شرق هولندا.

وقالت المؤلفة الرئيسة للبحث، سيمونا فيلا: "أظهر عام كامل من المراقبة والرصد إمكانات هائلة لما يُعدّ أول نافذة شمسية ثنائية الوجه في العالم"، وفق تصريحات تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وأوضحت فيلا: "من الممكن أن تلامس نسبة الزيادة الفورية في إنتاج الكهرباء خلال الأيام المشمسة 25%، مع استعمال أكثر الستائر عكسًا للضوء، وإذا نظرنا إلى المتوسط اليومي على مدار مدة القياس الإجمالية، فإن الزيادة تبلغ قرابة 13%".

وتابعت: "وبطبيعة الحال، يكون لاتجاه وزاوية إمالة الستائر تأثير كبير في النتائج، إلى جانب ظروف الإشعاع وموقع الشمس".

وتأتي النتائج التي جُمعت في موقع اختبار "سولار بيت" متّسقة تمامًا مع نظيراتها التي حُصِل عليها مع تركيب نوافذ "زاد آي إي زاد أو" الأكبر حجمًا ، في مقرّ بيلكينغتون في مدينة أنسخديه.

وفي هذا الصدد قالت فيلا: "من المجدي أن ندرك أن كثافة الطاقة لنافذة شمسية ثنائية الوجه تصل إلى 100 واط لكل متر مربع، وتبلغ نسبة شفافيتها 40%، إضافة إلى قدرتها التعزيزية التي يضيفها انعكاس الستائر".

وأتمّت: "إننا ننظر -كذلك- إلى الفوائد الأخرى لهذا المنتج، مثل الراحة البصرية والتحكم الحراري داخل المبنى، والناتج عن استعمال جهاز التظليل النشط"، في إشارةٍ منها إلى التوجهات المستقبلية لعمل المجموعة.

المميزات والعيوب

تُظهِر الخلايا الشمسية ثنائية الوجه معايير كفاءة أعلى من نظيراتها التقليدية بفضل الإنتاج الزائد من الوجه الخلفي لمساحة اللوح وقدرته نفسها، كما تسهم تلك الخلايا في توفير جزء من المساحة المخصصة لتثبيت الألواح.

وتتّسم الألواح ثنائية الوجه بمتانة أعلى من نظيراتها ذات الوجه الواحد، وقد يُعزى هذا إلى طبيعة الطبقات المُكونة منها، التي تجعل مقاومتها للظروف الجوية أعلى نتيجة طبقة الزجاج المُضافة لها على الوجه الخلفي.

إلى جانب هذا، تبدو الألواح الشمسية ثنائية الوجه ذات منظر جمالي أخّاذ؛ كونها شفافة وتسمح بمرور الضوء، ما يجعلها خيارًا مثاليًا لبعض الأماكن، مقارنةً بنظيراتها أحادية الوجه، مثل الممرات المفتوحة والأراضي الزراعية والبيوت المحمية.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..