הביקוש לאנרגיה בעולםממשיכה להמריא ככל שהערים צומחות, התקדמות הטכנולוגיה והתעשיות מתפתחות. מבנים מרכיביםבערך 30%-40%מהסך הכל - אפילו יותר מתעשייה או תחבורה. זה מגיע בעיקר ממערכות חימום, קירור ואוורור, כאשר מיזוג אוויר זולל אנרגיה במיוחד.
חלונות הם חלק משמעותי מהבעיה. הם מאפשרים לחום לברוח בחורף ולהיכנס בקיץ, מה שמאלץ את מערכות הטמפרטורה לצרוך יותרולהגביר את הפליטות. האתגר הוא לשלוט בהעברת החום מבלי להתפשר על השקיפות של החלונות ועל כמות אור היום שהם מכניסים פנימה, שניהם חיוניים עבור אנשיםרווחהופִּריוֹן.
התשובה היא חלונות חכמים. רוב הגרסאות עדכניותבשוק נמצאים מה שמכונה electrochromic (EC), כלומר הם פועלים על ידי הפעלת חשמל בלחיצת כפתור על שכבות של חלקיקים או גבישים בתוך הזכוכית.
זה גורם לשינוי מולקולרי הפיך אשר הופך את החלון לאטום או כהה, בהתאם למוצר. זה חוסם את רוב האור האינפרא אדום, וזה מה שהופך את החדרים לחמים בצורה לא נוחה. זה מקטין באופן דרסטי אתצורך במיזוג אווירבמדינות חמות, שומר כ-60% עד 70% מהחום בחוץ בטמפרטורות שיא. הם יכולים גם להפחית את איבוד החום מחדרים בכ-40% במזג אוויר קר יותר.
במשך כמה שנים, חלונות אלה נמכרו די טוב הן עבור נכסים מסחריים והן למגורים. ההשוק העולמי הכולל בשנת 2023מוערך בשווי של 6.6 מיליארד דולר (5.2 מיליארד ליש"ט).
קָשׁוּר:
אבל יש להם כמה מגבלות חשובות. למרות שהחלונות אינם צורכים הרבה אנרגיה, הם פועלים רק עם מקור כוח. זה יכול להיות מאתגר במקומות מרוחקים או שיש להם חשמל לא אמין. ובמידה שאפשרויות מתחדשות מהרשת אינן זמינות, המשתמשים צריכים להתקין אלטרנטיבה כמו פאנלים סולאריים כדי להפוך את החלונות הללו לפחמן ניטרליים.
עם זנים רבים - אם כייש יוצאים מן הכלל- אתה יכול לעבור רק בין הגבלה מלאה לשקיפות מלאה. זה אומר שאתה מאבד את היתרונות שיש לך בחלונות כשמזג האוויר חם, וככל הנראה החדרים יצטרכו להאיר באופן מלאכותי. וכפי שצוין קודם לכן, חלונות EC עושים עבודה מצוינת בשמירה על חום במדינות חמות, אבל הם קצת יותר מוגבלים באקלים קרים יותר.
העתיד הוא תרמוכרומי
חלופה אחת שלפחות שוללת את הצורך בחשמל ידועה כפוטוכרומית. אלה משתמשים בשכבה של גבישי כסף הליד זעירים או תרכובות הידועות בשם נפתופיראנים, ששניהם מגיבים לרמות עולות של אור אולטרה סגול (UV), וגורמות לגוון זכוכית בתנאים בהירים יותר. זה בדיוק אותו חומר שמשמש במשקפי שמש עם תגובת אור.
בהשוואה לחלונות EC, יש להם יתרון נוסף של יצירת מחסום לאור UV. אור UV הוא לא רק מסרטן, אלא פוגע בכל דבר, מרהיטים ועד ציורים ועד ציפוי EC.
עם זאת, חלונות פוטוכרומיים יקרים מאוד, לפחות אם הם משתמשים בכסף. הם רגישים מאוד למזג האוויר, מה שעלול להפחית את אמינותם בתנאי מעונן או גשם. הם גם לא כל כך טובים בחסימת אור אינפרא אדום ואין להם שליטה ידנית, ולכן הם יותר שימושיים לפרטיות מאשר ויסות טמפרטורות בחדר.
רבים יטענו שמגוון מבטיח יותר של חלון חכם לעתיד הוא אחד השלישי המכונהתרמוכרומי, כלומר הם משתמשים בציפוי של חלקיקים המגיבים לטמפרטורות במקום לאור. שוב, זה אומר שאין צורך בחשמל.
הם הרבה יותר זולים מחלונות פוטוכרומיים, עדיין חוסמים אור UV ויש להם פוטנציאל להשוות לחלונות EC בחסימת אינפרא אדום. הם יכולים גם לגוון כהה יותר בהדרגה ככל שהטמפרטורות החיצוניות עולות, כלומר אתה יכול לקבל חלונות שקופים יותר מאלה של מוצרי EC המופעלים/כיבויים.
אבל בעוד שזכוכית תרמוכרומית כבר קיימת, זה עדיין לא אפשרי עבור חלונות. הסיבה לכך היא ששכבות ונדיום דו חמצני בגרסאות של היום משקפות באופן מלא אינפרא אדום בסביבות 67 מעלות צלזיוס, שהיא הרבה יותר חמה אפילוהטמפרטורה הגבוהה ביותר בכל הזמניםבעולם.
חוקרים רבים ברחבי העולם בוחנים כיצד לשפר זכוכית תרמוכרומית. זֶהכולל את הפרויקט שלנובמכון הסביבה והקיימות של אוניברסיטת אקסטר, המעורב בחלקו בבדיקת ציפויים אחרים כדי לנסות ולמצוא ציפויים יעילים בהפחתת אור אינפרא אדום בטמפרטורות חיצוניות מציאותיות יותר.
באופן ייחודי,אנחנו גם מחפשיםלשלב זאת עם עוד כמה סוגים של יכולות שיכולות להתקיים כיום בזנים אחרים של זכוכית תרמוכרומית מלבד אלו שיכולות לשקף אור אינפרא אדום. אלה כוללים את הכנת החלונותשימושי יותר באקלים קר יותרבכך שהוא מאפשר להםלעבוד כמבודדכאשר הטמפרטורות נמוכות כךחדרים לא מאבדים את החום שלהםכלפי חוץ, וגם אגירת אנרגיה כך שניתן יהיה להשתמש בה כדי לעזור לחמם חדרים.
קשה לחזות ציר זמן מדויק, אבל אולי בעוד חמש או עשר שנים מהיום, מחקר מסוג זה אמור להביא לשוק חלונות חכמים שיהיו שימושיים באותה מידה במדינות קרות - כמו גם ביום וגם בלילה. זהו המפתח להפצה נרחבת של סוג יחיד של חלון ברחבי העולם.
זה אמור לעשות הבדל משמעותי לא רק בדרישות המיזוג אלא גם בצורך בחימום וברדיאטורים. הניחוש הגס שלי יהיה שעל ידי התקנת חמישה חלונות חכמים בדירה במדינה קרה יותר, הדבר עשוי לאפשר לבעלים להפחית את מספר הרדיאטורים מחמישה לשניים, למשל. וחוץ מבניינים, טכנולוגיות אלו יכולות לשמש גם במטוסים ומכוניות.
בינתיים, יש כל סיבה להניח שהשוק במיוחד עבור חלונות EC ממשיך לגדול. לְפִיהקרנה אחת, הוא אמור לגדול בכמעט עוד 4 מיליארד דולר או בסביבות 60% עד 2028. עם השילוב הנכון של הצלחה מחקרית ותמיכה במדיניות, הן במדינות המפותחות והן במדינות מתפתחות, הדור הבא של חלונות חכמים אמור להיות מסוגל לקחת זאת קדימה לעשות הבדל גדול בפליטת הפחמן של מבנים עשור או שניים לעתיד.
מאמר ערוך זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.
