سه‌شنبه ۱۸ تیر ۱۳۹۸ - ۱۱:۴۹
کد خبر54969

ترجمه اختصاصی شهریار؛
شیشه های هوشمند

شیشه.jpg

سرعت رو به رشد مصرف انرژی جهان در حال حاضر نگرانی‌هایی از قبیل اتمام منابع انرژی، مشکلات تأمین آن و اثرات زیست محیطی (از بین رفتن لایه ازون، گرم شدن جهان، تغییرات آب و هوا، و غیره) را افزایش داده است. سهم ساختمان‌ها نسبت به مصرف انرژی جهان، اعم از مسکونی و تجاری، به طور پیوسته در حال افزایش است.

شهریار تبریز/ مهراب محرابی نیا*: امروزه حدود ۴۰ درصد انرژی توسط ساختمانها مصرف می شوند. در نتیجه، تحقق رویای ساختمانهای بدون هدر رفت انرژی از اولویتهای اصلی برنامه ریزان شهری محسوب می شود. بیشتر انرژی از طریق پنجره های شیشه ای هدر می رود. شیشه به عنوان یکی از مصالح ساختمانی بسیار متنوع و پر نفوذ، فرصت های عالی برای ایجاد خلاقیت های فوق العاده در معماری و طراحی داخلی ایجاد می کند. در واقع، شیشه در تنوع فضاهای کار و زندگی بسیار کمک شایانی می کند.

مهندسان ساختمان راهکارهای مختلفی از جمله عایق کاری بهتر، استفاده از درزگیرها، استفاده از پنجره های دوجداره و پرده های ضخیم در جلوی پنجره ها را برای کاهش هدر رفت انرژی از طریق پنجره های شیشه ای بکار گرفته اند. یکی از جدیدترین و پر بازده ترین این راه ها که امروزه کاربرد بسیاری پیدا کرده است، استفاده از شیشه های هوشمند است. بطوریکه ترکیب سیستم های فتوولتاییک در پنجره ها چالشی بزرگ در آینده نزدیک در ساختمان سازی تلقی می شود.

سلولهای خورشیدی یکی از این منابع انرژی است که به روش فتوولتاییک نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. در واقع فتوولتاییک ابزار تولید مستقیم انرژی از نور خورشید بدون آسیب رساندن به محیط زیست، ایجاد آلودگی و نگرانی از بابت تامین انرژی ساختمانها در آینده تلقی می شود.

اقدامات امید بخش

در نگاه اول، تامین انرژی و حفظ شفافیت کامل بعید به نظر می رسد. فوتوولتاییکها (یکی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی) انرژی محیط را با همان فرکانسهایی که چشم انسان می بیند استفاده کرده و سعی می کند برخلاف پنل های خورشیدی شفافیت را نیزبه همراه داشته باشد.

تحقیقات ۱۰ سال گذشته در دانشگاه میشیگان و دیگر موسسات پژوهشی بالاخص دانشگاه فنی دلفت (Delft) منجر به پیشرفتهای زیادی درجهت نیل به هر دو این اهداف شده اند. بطوریکه در پی این تحقیقات، تا بحال متمرکزکننده های لومینسنت خورشیدی امید بخش ترین فن آوری برای ترکیب الکتریسیته و شفافیت به حساب می آیند.

متمرکزکننده های لومینسنت خورشیدی (دستگاه هایی تمرکز بر تابش، مخصوصاً تابش خورشید به منظور تولید برق) هم تابش مستقیم و هم پراکنده خورشید را جمع آوری می کنند. این نور به یک ابزاری به اصطلاح موج بر نفوذ کرده و از طریق آن به کناره ها پخش می شوند بطوریکه توسط سلولهای فوتوولتاییکی جذب و به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

بازده و کارایی این فرایند بیشتر به رنگ برها(کروموفورها)   بستگی دارد بطوریکه برای افزایش بازدهی  ذرات موجود در پوشش لومیسنت باید نور را حد ممکن جذب کنند و همزمان این ذرات میبایستی طول موج نور را تغییر دهند تا مانع این باشند که ذرات دیگر در همان مسیر نور را دوباره در سلولهای فتوولتاییک در اطراف  پنجره جذب کنند. این کار به افزایش شفافیت و تولید برق بیشتر می شود.

یک سیستم معمولی خورشیدی شامل پنلهای خورشیدی، یک مبدل برای تبدیل برق جریان مستقیم به برق جریان متناوب، تجهیزاتی برای نصب پنلها در پشت بام و سیستم نظارت عملکرد برای کنترل تولید برق است. به این تجهیزات می توان یک باتری نیز افزود. اما این باطری چه وظیفه ای بر عهده دارد؟

اگر سیستم خورشیدی نصب شده روی ساختمان شما بیشتر از مقدار مصرفی ساختمان، برق تولید کند، می توان مازاد برق تولید شده را در باطری ذخیره کرده، آنرا شارژ کرد و در روزهای ابری یا در طول شب که نور خورشید وجود ندارد از انرژی ذخیره شده در آن استفاده کرد و دوباره در روزهای آفتابی آن را به طور کامل شارژ کرد. هر چه ظرفیت باطری مورد استفاده بیشتر باشد، می توان انرژی بیشتری در آن ذخیره کرد.

باطریها نیاز شما را به شبکه برق کاهش داده و اگر بتوانند نیاز ساختمان را در ساعات و روزهایی که نور خورشید در دسترس نیست به طور کامل تأمین کنند، شما از شبکه برق مستقل خواهید شد. با این استقلال شما برنامه مصرف انرژی خود را می توانید نظارت کنید و متناسب با نیاز خود از مصرف بیهوده انرژی جلوگیری کنید.

فوتوولتاییک های ترکیب شده با ساختمان ها و صفحات خورشیدی

علیرغم برخودرای صفحات خورشیدی از مزایای زیاد اشکالاتی نیز به آنها وارد هست. این صفحات می توانند بزرگ و حجیم باشند و چون روی سقف خانه نصب می شوند به راحتی دیده می شوند، از طرفی ممکن است در مقابل شرایط سخت آب و هوایی مقاوم نباشند و همچنین از زیبایی نمای کلی ساختمان بکاهند. فوتوولتاییکهای ترکیب شده با ساختمان(BIPV) بسیاری از این مشکلات را حل می کنند.

فوتوولتاییکهای ترکیب شده با ساختمان ها مصالحی هستند که بجای مواد معمولی و سنتی استفاده شده و در پوشش بخش هایی از ساختمان مانند پشت بام، پنجره ها، سردر و نمای سازه، به عنوان سلول خورشیدی به کار می روند. این نوع سلولهای ترکیبی به طور فزاینده ای در سازه های جدید به کار گرفته می شوند چرا که به علت ماندگاری بسیار خوب می توانند هزینه مصرف شده برای مصالح ساختمان را کاهش دهند.

سلولهای فتوولتاییک ترکیبی معمولا در شیشه های رنگی ساخته می شوند، و در واقع علاوه بر کاربرد اصلی می توانند به منظور زیبا سازی نمای ساختمان نیز به کار گرفته شوند. این سلولهای ترکیبی می توانند گزینه خوبی به جای پنلهای معمول روی سقف خانه باشند. آنها طوری طراحی شده اند تا ضمن محافظت از ساختمان به جای سقف معمول، انرژی خورشید را در ساعاتی که نور خورشید به زمین می تابد، جمع آوری کنند. از طرفی دیگر، این سلولها را می توان برای سایبان به کار گرفت و زاویه و جهت آنها را طوری تنظیم کرد تا ضمن ایجاد سایه، بیشترین انرژی را از خورشید دریافت کنند.

یکی دیگر از کاربردهای این سلولها در طراحی نورگیرها است که وظیفه آن تأمین همزمان نور و برق برای بخشی از فضای داخلی ساختمان است. با توجه به وجود سلولهای خورشیدی شفاف و غیرشفاف می توان معماریهایی بسیار زیبا و دیدنی بدین منظور پدید آورد. این نوع سلولهای خورشیدی استفاده شده در سرتاسر دنیا نشان دهنده این موضوع است که انرژی خورشید می تواند هوشمندانه و به زیبایی به طیف وسیعی از معماریها اعمال شود.

در یک کلام خانه شما علاوه بر زیبایی می تواند برق تولید کند.

--------------------------------

*مترجم

منابع:

https://smartcityhub.com/sustainability/smart-glass/

https://www.wbdg.org/resources/building-integrated-photovoltaics-bipv

ارسال نظر

شما در حال ارسال پاسخ به نظر « » می‌باشید.
1 + 1 =