أهم الموضوعاتأخبارالاقتصاد الأخضر

ناطحات السحاب تكافح تغير المناخ.. النوافذ الكهروضوئية أداة حاسمة في المباني الجديدة تقلل استخدام الطاقة والانبعاثات بنسبة 40%

برج الحرية به ملايين الأقدام المربعة من الزجاج يمكن أن يكون محطة طاقة في حد ذاته

يمكن إقران الزجاج الكهروضوئي مع الطاقة الشمسية على الأسطح لزيادة الكهرباء المولدة لمعالجة الانتقال أهداف تغير المناخ

تهيمن ناطحات السحاب على أفق المدن، ولكن يمكن جعل هذه الهياكل الضخمة ذات الجدران الزجاجية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من خلال إضافة نوافذ كهروضوئية ذات كفاءة حرارية ، وفقًا لتحليل أجراه باحثون في المختبر الوطني للطاقة المتجددة.

النتائج التي توصلوا إليها، والتي نُشرت في مجلةOne Earth ، تحدد قواعد تصميم المباني التي يمكن أن تسفر عن هيكل به صافي صفر أو حتى صافي استهلاك طاقة إيجابي.

قال لانس ويلر ، العالم في NREL ، والمتخصص في دمج تقنية الكهروضوئية في النوافذ: “هناك أفكار مسبقة عن شكل المبنى الموفر للطاقة، وعادةً ما يكون غير مزجج بدرجة عالية، وربما ليس طويلاً جدًا”، “وجدنا أن هناك طرقًا أخرى لبناء مبانٍ عالية الكفاءة.”

نمذجة تصميم النوافذ الكهروضوئية لبناء محاكاة

ويلر مؤلف مشارك للورقة البحثية الجديدة، والتي كتبها مع شقيقه التوأم، فينسينت، الأستاذ المساعد في جامعة ويسكونسن-ستاوت، لإجراء التحليل، طور الأخوان برنامجًا يسمى PVwindow يسمح للمستخدمين بنمذجة تصميم النوافذ الكهروضوئية لبناء محاكاة، وأوضح “النوافذ الكهروضوئية تقلل من استخدام الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 40% في المباني شديدة التزجيج”.

المباني تمثل أكثر من ثلث استهلاك الطاقة

تمثل المباني أكثر من ثلث استهلاك الطاقة في العالم وتقريباً نفس القدر من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، وأشار الباحثون إلى أنه من خلال الجمع بين الكهروضوئية وتقنيات النوافذ عالية الأداء الحراري، يمكن أن تصبح المباني الجديدة أداة حاسمة في مكافحة تغير المناخ .

وأشار الباحثون إلى أنه يمكن إقران الزجاج الكهروضوئي مع الطاقة الشمسية على الأسطح لزيادة كمية الكهرباء المولدة، مع إمكانية توليد طاقة أكثر من احتياجات المبنى باستخدام النوافذ الكهروضوئية عالية الكفاءة وهندسة المباني الفريدة، يمكن أن يعالج الانتقال أهداف تغير المناخ دون التضحية بالحرية المعمارية للواجهات شديدة التزجيج.

تتميز مباني المكاتب الحديثة بواجهاتها الزجاجية التي تلوح في الأفق، وهي نقطة مقابلة للأيام التي تم فيها تشييدها من الخرسانة والنوافذ أحادية اللوحة، المبنى العادل في نيويورك، على سبيل المثال، لديه نسبة نافذة إلى جدار تبلغ 25% على سبيل المقارنة، افتتح برج بنك أمريكا في المدينة في عام 2016، بعد 101 سنة، بنسبة 71%.

النوافذ ثلاثية الألواح على تحسين كفاءة الطاقة

اعتبر الباحثون المباني ذات نسبة النوافذ إلى الجدار 95% – التي يطلق عليها “شديدة التزجيج” – لمعظم تحليلاتهم لتوضيح تأثير التزجيج على أداء الطاقة في المبنى، ساعدت التحسينات في تقنيات التزجيج مثل النوافذ ثلاثية الألواح على تحسين كفاءة الطاقة في المباني ولكن لم يتم اعتمادها على نطاق واسع حتى الآن.

قال لانس ويلر: “يجب أن نبني مبانٍ عالية الكفاءة، ولكن إذا اخترنا الاستمرار في إنشاء هذه المباني، فعلينا التوفيق بين أدائها المنخفض بطريقة ما، والنوافذ الكهروضوئية هي إحدى الطرق للقيام بذلك.”

ناطحات السحاب
ناطحات السحاب

محاكاة تأثير ثلاثة أنواع مختلفة من تقنيات التزجيج الكهروضوئية

قام الباحثون بمحاكاة تأثير ثلاثة أنواع مختلفة من تقنيات التزجيج الكهروضوئية، بما في ذلك تقنية الكهروضوئية القابلة للتحويل من NREL تم تنفيذ تقنيات زجاجية مختلفة في مبنى في ثماني مدن، كل منها في مناخات مختلفة، بالإضافة إلى PVwindow ، اعتمد الباحثون أيضًا على منصات برامج EnergyPlus و OpenStudio.

مع وجود العديد من النوافذ وضوء الشمس المتدفق عبرها، يجب أن تستهلك المباني شديدة التزجيج طاقة كبيرة لتبريد المقيمين، توفر النوافذ الكهروضوئية (PV) العزل الحراري للمبنى وتستخدم الطاقة الممتصة لتوليد الكهرباء على مدار عام، وجد الباحثون اتجاهًا واضحًا في الأجيال الكهروضوئية في المناخات مع الطقس الذي يتغير بشدة مع الموسم.

خفض توليد الطاقة الكهروضوئية إلى النصف

كشفت عمليات المحاكاة أنه يمكن أن يخفض توليد الطاقة الكهروضوئية في الموقع إلى نصف متوسط الحمل الكهربائي للمبنى في اليوم لهيكل من 12 طابقًا مزججًا بشدة، كما حددوا أن النوافذ الكهروضوئية في دنفر يمكن أن تقضي على مليوني كيلوجرام من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا.

أظهرت عمليات المحاكاة زيادة شبيهة بالخطوات في الأداء لكل من الإصدارات الثلاثة المختلفة للزجاج الكهروضوئي التي تمت دراستها، وأظهرت انخفاض استهلاك الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في المناطق المناخية الثمانية.

برج الحرية

وجد الباحثون، أن استخدام الطاقة يرتفع عندما يكون للمبنى نوافذ أكثر من مساحة الجدار، بل ينخفض استخدام الطاقة عند زيادة النسبة، ويشمل التزجيج الكهروضوئي، يؤدي الارتفاع الأكبر من الأرض إلى الأرض إلى جانب الزجاج الكهروضوئي إلى تقليل استخدام طاقة المبنى.

قم بإقران الزجاج الكهروضوئي مع الألواح الكهروضوئية على السطح الخارجي للمبنى – خاصةً التي تواجه الشرق والغرب لالتقاط أشعة الشمس في الصباح الباكر وفي وقت متأخر من النهار- ويمكن أن تصل ناطحة السحاب هذه إلى صافي الصفر.
قال ويلر: “برج الحرية به ملايين الأقدام المربعة من الزجاج. يمكن أن يكون محطة طاقة في حد ذاته.”

المؤلفون المشاركون الآخرون ، وجميعهم منNREL ، هم Janghyun Kim و Tom Daligault و Bryan Rosales و Chaiwat Engtrakul و Robert Tenent.

تابعنا على تطبيق نبض

Comments

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
%d مدونون معجبون بهذه: