سولارابيك، أستراليا- 11 فبراير 2025: في إنجازٍ علميّ لافت، نجح فريقٌ من الباحثين الأستراليين في تطوير نوافذ شمسية كهروضوئية تُقلل استهلاك الطاقة في البيوت الزجاجية بنسبة 57%، وتُبشّر بثورةٍ في مجال الزراعة المستدامة.
تقنيةٌ واعدةٌ تُعزز كفاءة الطاقة وتُقلل استهلاك المياه
أثبتت الدراسة، التي أجراها باحثون من جامعة مردوخ وشركة Clearvue Technologies، فعالية هذه النوافذ المبتكرة في خفض استهلاك الطاقة والمياه في البيوت الزجاجية. وقد تم تصميم وبناء بيت زجاجي تجريبي مُزجّج بنوافذ كهروضوئية عالية الشفافية على السطح والجدران، وزُرعت فيه 18 نوعًا مختلفًا من المحاصيل الزراعية على مدار موسمي زراعة كاملين. وتم قياس إنتاجية هذه المحاصيل بدقة، بالإضافة إلى كمية الكهرباء المُولّدة واستهلاك المياه.
تم بناء البيت الزجاجي البحثي في بيرث غرب أستراليا ويتكون من 4 غرف يبلغ طول كل منها 8 متر وعرضها 6 متر. وقد تم تزجيج الغرفة الأولى بزجاج تقليدي، بينما استخدمت الغرف المتبقية الزجاج الشمسي.
نوافذٌ تُنتج الكهرباء وتُنير الطريق نحو زراعةٍ مستدامة
تم تركيب 153 نافذة شمسية للبيت الزجاجي تمكنوا مجتمعين من تشغيل المراوح ومكيفات الهواء وفتحات التهوية. وقد تم تصدير الطاقة الكهربائية الفائضة المولدة من الألواح إلى شبكة الكهرباء ليلاً. في حين أن العمليات في المنزل الزجاجي اعتمدت على الكهرباء المستجرة من الشبكة ليلاً.
استخدمت هذه النوافذ جزءًا من ضوء الشمس لتوليد الكهرباء بواسطة الخلايا الشمسية المُدمجة، في حين سمحت لبقية الضوء بالنفاذ إلى داخل البيت الزجاجي لدعم نمو النباتات. وبالإضافة إلى ذلك، تتميّز هذه النوافذ بشفافيتها العالية، حيث تصل نسبة نفاذية الضوء المرئي المباشر إلى حوالي 60%، في حين تبلغ نسبة نفاذية الضوء الإجمالية (المباشر والمنتشر) حوالي 70%. ومن ناحية أخرى، تُقدّر كفاءة تحويل الطاقة في هذه النوافذ بحوالي 3.3%، مع إنتاج طاقة كهربائية يتراوح بين 30 و 33 واط لكل متر مربع.
نتائجٌ مُبهرةٌ تُمهّد الطريق نحو مستقبلٍ زراعيٍّ أكثر استدامة
أظهرت نتائج الدراسة انخفاضًا ملحوظًا في استهلاك الطاقة بنسبة 57% واستهلاك المياه بنسبة 29% في البيت الزجاجي المُزود بالنوافذ الكهروضوئية، مُقارنةً ببيت زجاجي تقليدي. كما أن محاصيل البستنة الشائعة، مثل الطماطم والفاصوليا القزمة والخس والسبانخ والفلفل الحلو والخردل حافظت على نفس مستوى الإنتاجية في كلا البيتين. في حين أنه، لوحظت زيادةٌ في إنتاجية البازلاء الثلجية بنسبة 12% في البيت الزجاجي المُزود بالنوافذ الجديدة.
ومن ناحية أخرى، أشارت الدراسة إلى أن محاصيل التي تتطلب مساحات واسعة، مثل القمح والشعير والذرة الحلوة والحمص، لم تُحقق نفس النجاح في البيت الزجاجي المُزود بالنوافذ الكهروضوئية، حيث انخفضت إنتاجيتها أو فشلت في الوصول إلى مرحلة النضج. وبالإضافة إلى ذلك، أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أن استخدام البيوت الزجاجية المُزججة بالكامل بهذه النوافذ، مع تطبيق تقنيات تحكم حراري فعّالة، يُمكن أن يُعوّض ما يصل إلى 100% من استهلاك الطاقة في مختلف أنحاء العالم، مما يُبشّر بإمكانية تحقيق زراعة مستدامة ذاتيًا على نطاقٍ عالميّ.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: science direct
