تسعى التكنولوجيا الحديثة دائماً إلى تحسين كفاءة استخدام الطاقة بطرق مبتكرة ومستدامة. وفي هذا السياق، تم الكشف عن تقنية جديدة تعتمد على بلورات الكريستال السائل الكولسترولية، والتي تعد خطوة هامة نحو تحويل الزجاج التقليدي إلى سطح نشط في توليد الطاقة دون التأثير على شفافيتها أو جمالها.
التكنولوجيا الجديدة: مفهوم متطور في الطاقة الشمسية
تعمل التقنية الجديدة على استخدام بلورات الكريستال السائل الكولسترولية لإنشاء نظام يقوم بانتقاء انكسار الضوء المستقطب دائرياً وتوجيهه داخل الزجاج بزاوية حادة. هذا النهج يتيح للنظام جمع ما يصل إلى 38.1% من طاقة الضوء الأخضر الساقط على الحافة، مما يعزز من كفاءة استخدام الطاقة الشمسية.
ووفقًا للدكتور ديوي زانغ، المؤلف الأول المشارك في الدراسة، فإن هذا النظام المتطور يساهم في تحقيق توازن مثالي بين كفاءة الطاقة والحفاظ على المظهر الجمالي للنوافذ، حيث يحتفظ الجهاز بمتوسط نفاذية مرئية عالية تصل إلى 64.2% ومؤشر إظهار اللون بمعدل 91.3.
تحقيق كفاءة عالية في توليد الطاقة
أظهرت التجارب أن النموذج الأولي بقطر بوصة واحدة يمكنه تشغيل مروحة بقوة 10 ميلي واط مباشرة تحت أشعة الشمس. وتشير النماذج الرياضية إلى أن نافذة CUSC بعرض مترين يمكن أن تركز ضوء الشمس بما يصل إلى 50 ضعفاً، مما يقلل من عدد الخلايا الكهروضوئية المطلوبة بنسبة تصل إلى 75%.
هذا النظام يدعم التكامل مع الخلايا الكهروضوئية عالية الأداء مثل خلايا الزرنيخ الجاليوم لزيادة تحويل الطاقة، مما يجعلها خياراً مثالياً للمباني التي تسعى لتحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة وتقليل الانبعاثات الكربونية.
الاستدامة والتطبيقات المستقبلية
تُصنع الأفلام متعددة الطبقات من بلورات الكريستال السائل عبر تقنيات التوجيه الضوئي والبلمرة، ويمكن توسيع نطاق إنتاجها عبر تقنيات التصنيع الدورية. يتميز التصميم بالثبات تحت التعرض الطويل الأمد ويمكن تركيبه على النوافذ الحالية كترقية مستدامة للبيئة الحضرية.
كما أن المستقبل يحمل الكثير لتطوير هذه التكنولوجيا، حيث يركز الباحثون على تحسين كفاءة النطاق العريض والقدرة على التحكم في الاستقطاب، فضلاً عن تكييف هذه التقنية للاستخدام في البيوت الزجاجية الزراعية والشاشات الشمسية الشفافة.
الخاتمة
تمثل تقنية CUSC خطوة نوعية في دمج التكنولوجيا الشمسية في البيئة العمرانية دون التضحية بالجانب الجمالي. إنها استراتيجية عملية وقابلة للتوسع لتقليل الكربون وتحقيق الاستقلالية في الطاقة. مع استمرار الأبحاث والتطوير، يمكن لهذه التقنية أن تحول الزجاج السلبي إلى أسطح نشطة لتوليد الطاقة على مستوى العالم، مما يعد بمستقبل أكثر استدامة وكفاءة في استخدام الموارد.
