ظهرت النوافذ الذكية كحل مبتكر للتقليل من استهلاك الطاقة في المباني، حيث تتحكم في انتقال الحرارة بين الداخل والخارج، مما يسهم في تحسين كفاءة التدفئة والتبريد، ومع ذلك، يظل اعتماد هذه النوافذ على الطاقة الكهربائية لتشغيلها تحديًا إضافيًا يزيد من استهلاك الطاقة، وفي محاولة لتجاوز هذا التحدي، بدأت بعض الشركات في تطوير جيل جديد من تلك النوافذ لتحسين كفاءة استهلاك الطاقة دون الحاجة إلى كهرباء.
ما هو تأثير المباني على استهلاك الطاقة؟
تستهلك المباني نحو 30%-40% من إجمالي استهلاك الطاقة العالمي، وهو ما يعكس تأثيرها الكبير على البيئة.
من أبرز العوامل التي تسهم في هذه الزيادة هي النوافذ، إذ تسهم في تسرب الحرارة خلال فصل الشتاء ودخولها في الصيف، مما يرفع الضغط على أنظمة التكييف والتدفئة.
ومن هنا تبرز أهمية النوافذ الحرارية، التي تعتمد على تقنيات متقدمة لتقليل استهلاك الطاقة. هذه النوافذ تعمل على حجب الأشعة تحت الحمراء المسؤولة عن تسخين الغرف، مما يقلل من الحاجة إلى تشغيل أنظمة التكييف ويحد من فقدان الحرارة في الأجواء الباردة.
كيف تعمل النوافذ الحرارية؟
تعتمد النوافذ الحرارية «Thermochromic» على طبقات من الجزيئات التي تتفاعل مع درجات الحرارة بدلاً من الضوء، وهو ما يجعلها أكثر كفاءة لأنها لا تحتاج إلى مصدر كهربائي، بخلاف النوافذ الذكية التي تعتمد على التحويل الكهروضوئي.
إضافة إلى ذلك، تتميز النوافذ الحرارية بأنها أرخص من النوافذ الضوئية «Photochromic» التي تستخدم البلورات الفضية، كما أنها تحجب الأشعة فوق البنفسجية مما يساعد في حماية الأثاث واللوحات من التلف.
لماذا ما تزال النوافذ الحرارية غير قابلة للاستخدام بشكل واسع؟
رغم أن النوافذ الحرارية أظهرت وعدًا كبيرًا، فإن استخدامها بشكل واسع لا يزال غير ممكن. في الوقت الراهن، لا تعكس الطبقات المستخدمة الأشعة تحت الحمراء بشكل كامل إلا عند درجات حرارة تفوق الـ67 درجة مئوية، وهو ما يتجاوز الظروف الطبيعية.
لكن، العديد من الأبحاث ما زالت جارية لتحسين هذه التقنية، ومنها مشروع في جامعة «إكستر» في المملكة المتحدة، حيث يعمل الباحثون على اختبار طبقات جديدة لتوفير حلول فعالة لحجب الأشعة تحت الحمراء عند درجات حرارة أكثر واقعية.
كيف يمكن أن تغير النوافذ الحرارية مستقبل كفاءة الطاقة؟
في المستقبل القريب، من المتوقع أن تساهم هذه الأبحاث في تطوير نوافذ حرارية أكثر كفاءة، تكون مناسبة لمختلف المناخات حول العالم. هذه النوافذ يمكن أن تلعب دورًا رئيسيًا في تقليل الحاجة إلى التكييف والتدفئة، مما يؤدي إلى تقليص الاعتماد على الأنظمة التي تستهلك الطاقة بكثرة مثل المشعات الحرارية.
ووفقًا للتوقعات، قد تسهم هذه التطورات في تحسين كفاءة الطاقة في العديد من الصناعات، بما في ذلك الطيران والسيارات.
ماذا عن السوق العالمي للنوافذ الذكية؟
إلى جانب النوافذ الحرارية، يظل السوق العالمي للنوافذ الكهروضوئية «EC» في نمو مستمر. تشير التوقعات إلى أن هذا السوق سيشهد نموًا قدره 60% بحلول عام 2028، ليصل إلى نحو 10 مليارات دولار أمريكي.
في حال نجاح الأبحاث والتطورات في هذا المجال، يمكن أن تسهم النوافذ الذكية في تقليل انبعاثات الكربون من المباني بشكل كبير خلال العقدين المقبلين، مما يعزز جهود الحد من التغير المناخي.
