يعمل المختبر الوطني للطاقة المتجددة (
NREL ) منذ فترة طويلة على إنشاء نموذج أولي فعال للنوافذ الزجاجية التي تلعب دور الألواح الشمسية. هذه النوافذ لها غرض مزدوج. أولاً ، تقلل من درجة حرارة الغرفة ، حيث يمكن تغيير درجة الشفافية. ثانيًا ، يولدون الكهرباء. وكلما انخفضت شفافية مثل هذا الزجاج ، زادت الطاقة التي تنتجها هذه النوافذ. الآن تبلغ كفاءة "النوافذ الشمسية" 11.3٪. تصنع الخلايا الشمسية من المواد المفضلة للعديد من المختبرات - البيروفسكايت.
حسب مبدعو النوافذ أن نوافذهم تسمح للشركات التي تم تجهيز مبانيها بجدة لتوفير التبريد. بالمناسبة ، عادة ما تتطلب احتياجات التهوية أو التبريد أو التدفئة حوالي 80 ٪ من الميزانية المخصصة لتكاليف الطاقة. إذا كنت تستخدم هذا التطوير ، يمكنك تقليل التكاليف بشكل كبير (على الرغم من أن المطورين لم يحسبوا المبلغ بعد).
عندما يضيء ، يعمل التسخين الحراري الضوئي على تنشيط طبقة الامتصاص ، التي تتكون من مركب معقد - هاليد بيروفسكايت-ميثيل أمين ، من حالة شفافة (نفاذية مرئية 68٪) إلى حالة "ضوئية اللون الممتصة" (تمر أقل من 3٪ من الإشعاع المرئي) بسبب تفكك الميثيل أمين. بعد التبريد ، يتم استعادة مركب الميثيل أمين ، وإعادة طبقة الامتصاص إلى حالة شفافة ، حيث يعمل الجهاز كنافذة عادية تسمح بمرور الضوء المرئي. "
درس المتخصصون في هذا
المشروع بالتفصيل سبب انخفاض كفاءة النافذة بعد الدورة الأولى. بشكل عام ، بعد الانتهاء ، سيكون نظامهم قادرًا على تحمل حوالي 50000 دورة. الخلية الكهروضوئية القياسية ، وهي لوحة قادرة على العمل لمدة 25 عامًا ، تبلغ حوالي 9000 دورة.
البطل بين النوافذ التي أنشأها الفريق هو نظام كان قادراً على العمل بكفاءة 11.3٪. متوسط نتيجة خمس نوافذ هو 10.3٪ ، وهو أيضًا جيد جدًا. في الآونة الأخيرة ، أجريت دراسة في الولايات المتحدة ، يعتقد مؤلفوها أنه في السنوات القليلة المقبلة سيتم توليد حوالي 40 ٪ من الكهرباء في الولايات المتحدة باستخدام أنظمة النوافذ من هذا النوع أو هياكل مماثلة. وفي الوقت نفسه ، تم توفير الكفاءة المقدرة للأنظمة عند مستوى 5٪. لهذا ،
من الضروري أن تكون 464 515 م
2 من النظارات "ذكية".
في الشكل د. يُلاحظ بوضوح كيف يولد الزجاج الذكي المزيد والمزيد من الطاقة عندما تتغير الحالة من شفافة تمامًا إلى غير شفافة. صحيح أن الحد الأقصى لأداء الزجاج مناسب فقط خلال الدورة الأولى. ثم ينخفض أداء النظامبشكل عام ، تبدو التكنولوجيا نفسها واعدة للغاية. ولكن هناك بعض الأشياء الصغيرة التي يمكن تسميتها حرجة. على سبيل المثال ، لا يمكن تنظيم شفافية النوافذ "الشمسية" (حتى الآن). ربما سيضيف المطورون هذه الميزة بعد ذلك بقليل ، ولكن كل شيء يعمل حتى الآن وفقًا للمبدأ التالي: كلما كان الضوء أخف ، كلما كان اللون أغمق من الداخل. نعم ، يتم توليد الكهرباء ، ولكن هل سيسهل ذلك على الأشخاص الذين يعملون في مكتب مغلق بهذه النوافذ؟
على الأرجح لا. من ناحية أخرى ، يمكن للمرء أن يتخيل أن هذه النظارات ليست مثبتة على التوالي ، ولكن بفاصل زمني معين ، من أجل توفير مستوى معين من الإضاءة في الداخل. أو أنها تغطي الأرضيات بمثل هذه النظارات حيث لا يكون الناس باستمرار. في هذه الحالة ، يمكنك الاستغناء عن التعديل.
بالمناسبة ، هناك أيضًا
ألواح شمسية شفافة تمامًا . تم إنشاؤه من قبل باحثين من جامعة ولاية ميشيغان. تبدو المادة مثل الزجاج ، وهي شفافة تمامًا ، ولكن يمكنها توليد الطاقة. بالطبع ، ليس بكفاءة عالية مثل "النوافذ الذكية" الموضحة أعلاه ، ولكن لا يزال. تستخدم هذه المادة تقنية "المكثف الشمسي" عندما تمتص الأملاح العضوية الموجودة فيه الإشعاع غير المرئي (فوق البنفسجي والأشعة تحت الحمراء). داخل اللوحة ، ينتقل هذا الإشعاع إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء. ثم يخترق الإشعاع المنعكس من مستويات اللوحة الموجودة بالداخل حوافه. حسنًا ، هناك خلايا ضوئية عادية مثبتة بالفعل هناك ، تمتص الضوء وتطلق الطاقة.
لسوء الحظ ، فإن الكفاءة في هذه الحالة هي 1 ٪ فقط ، على الرغم من أن المطورين يعتقدون أنه يمكن زيادتها إلى 5 ٪. مع الألواح الشمسية الحديثة ، تصل الكفاءة إلى 25 ٪ ؛ في ظروف المختبر ، يتم ملاحظة جميع 50 ٪ أيضًا. لكن 1 ٪ جيد أيضًا ، خاصة إذا قمت بتثبيت مثل هذه النظارات في المناطق ذات أعلى مستوى من التشمس.