أستاذ بالجامعة الأمريكية يقوم بتصميم ألواح شمسية بالتعاون مع جامعة عين شمس

مع زيادة الكثافة السكانية في الكثير من مدن العالم، يتم تشييد المباني بالقرب من بعضها البعض وإضافة المزيد من الطوابق لتلبية الحاجة المتزايدة على السكن في المناطق الحضرية. وتقوم هذه الشبكة من المباني المتراصة والمرتفعة بحجب ضوء الشمس وتمنعه من الوصول إلى الشوارع الضيقة والأزقة، هذا فضلاً عن عدم وصوله إلى الغرف والشقق السكنية المتواجدة بالطوابق السفلية.
وقد قام الدكتور خالد نصار، أستاذ مساعد قسم الهندسة الإنشائية والمعمارية بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، مع فريق من طلاب الدراسات العليا وأساتذة من جامعة عين شمس على تصميم ألواح من البلاستيك، لتحسين الإضاءة في المناطق المظلمة، وذلك بنحو 200% في فصل الخريف و400% في فصل الشتاء.
يقول نصار، “إنها فكرة بسيطة للغاية. قمنا بتصميم وتصنيع قطعة من البلاستيك المضلع يتم تركيبها على حواف أسطح المنازل وجوانب المباني لتوجيه ضوء الشمس نحو الأزقة والطوابق السفلية، وذلك لإضفاء المزيد من الإضاءة أثناء النهار”، وتتم إمالة اللوحة البلاستيك المضلعة بزاوية ويتدلى نحو متر واحد منها على حافة المبنى لكي تعكس ضوء الشمس على الشارع أسفل المبنى.
وتم تصميم هذه الألواح لتواصل إنارة الشارع حتى مع حدوث تغيرات في وضع الشمس في السماء طوال اليوم، وهوما يواءم بيئة الشرق الأوسط بصفة خاصة، بالإضافة إلى أنها غير مهدرة للتكلفة، تعد هذه الألواح مصدرا للطاقة المستدامة. وبدلاً من استخدام الكهرباء في إضاءة أعمدة الإنارة المتواجدة بالشوارع أو الساحات الخلفية، تستخدم هذه الألواح الطاقة الشمسية في إنارة المناطق المظلمة.
وقام الفريق، الذي حصل على تمويل لاختبار الألواح من قبل صندوق العلوم والتنمية التكنولوجية، بتصنيع نموذجين، الأول نموذج مصغر، والآخر نموذج بالحجم الحقيقي للألواح. وقد حصل البحث الذي قدمه الفريق، تحت عنوان “إنارة المناطق الحضرية المظلمة باستخدام ألواح تعيد توجيه الضوء” والذي نُشر في الدورية العلمية “Optics Express”، على اهتمام إعلامي، حيث يوضح التصميم والاستخدامات الممكنة للألواح بشكل تفصيلي.
ويقول نصار “بالإضافة إلى رغبة الوزارات أو الحكومات في استخدامها للإنارة تحت الكباري أو في الأزقة، فمن المحتمل أن يصبح هناك سوق في القطاع الخاص لهذه الألواح، فقد اتصل بي أناس من بعض المدن الجديدة والذين يمتلكون ساحات خلفية وحمامات سباحة، ولكن المباني تحجب ضوء الشمس عنهم، وبالتالي يكون المكان مظلماً وكئيباً. فقد يصبح هناك سوق كبير لهذه الألواح في التجمع الخامس ومدينة الرحاب”.
ويمكن صناعة هذه الألواح المكونة من البولي ميثيل ميثاكريلات، وهو مسحوق مادة زجاجية مبلمرة، والتي تُعرف بزجاج الأمان، بطريقة غير مكلفة مع الاحتفاظ بقوة احتمال ومتانة عالية لمواجهة الظروف المناخية المختلفة. تكمن الفائدة الأساسية لهذه الألواح في قدرتها على عكس الآثار السلبية لعدم التعرض لأشعة الشمس، حيث تكون لذلك آثار سلبية مباشرة على الصحة الجسدية والنفسية، مثل ضعف البنية الجسدية والتقلبات المزاجية.
ويوضح نصار، أنه يعتبر الاضطراب العاطفي الموسمي نوعا من الاكتئاب الذي يعاني منه بعض الأشخاص حينما يتعرضون لأشعة الشمس بصورة محدودة. ومن أجل مواجهة مثل هذا الاضطراب، علينا الجلوس في ضوء يتميز بنفس التوزيع الطيفي للشمس. بالإضافة إلى ذلك، يتسبب عدم التعرض الكافي لأشعة الشمس في نقص فيتامين د، والذي قد يتسبب في الشعور بالألم والضعف الجسدي، فضلاً عن ارتباط نقصه بالإصابة ببعض الأمراض، مثل السرطان، والسكر، والتصلب العصبي المتعدد.
ومن الأهداف الرئيسية للفريق في المستقبل أن يتمكنوا من بيع الألواح البلاستيك بأسعار زهيدة لعملاء القطاع الخاص. يقول نصار “لقد تفاجأنا بمدى اهتمام القطاع الخاص بعملنا. فقد كنا نحاول أن ننشر بحثاً ليس إلا، ولكننا لم نتوقع أن نطلق مشروعا تجاريا”.

مع زيادة الكثافة السكانية في الكثير من مدن العالم، يتم تشييد المباني بالقرب من بعضها البعض وإضافة المزيد من الطوابق لتلبية الحاجة المتزايدة على السكن في المناطق الحضرية. وتقوم هذه الشبكة من المباني المتراصة والمرتفعة بحجب ضوء الشمس وتمنعه من الوصول إلى الشوارع الضيقة والأزقة، هذا فضلاً عن عدم وصوله إلى الغرف والشقق السكنية المتواجدة بالطوابق السفلية.
 
 وقد قام الدكتور خالد نصار، أستاذ مساعد قسم الهندسة الإنشائية والمعمارية بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، مع فريق من طلاب الدراسات العليا وأساتذة من جامعة عين شمس على تصميم ألواح من البلاستيك، لتحسين الإضاءة في المناطق المظلمة، وذلك بنحو 200% في فصل الخريف و400% في فصل الشتاء.
 
يقول نصار، “إنها فكرة بسيطة للغاية. قمنا بتصميم وتصنيع قطعة من البلاستيك المضلع يتم تركيبها على حواف أسطح المنازل وجوانب المباني لتوجيه ضوء الشمس نحو الأزقة والطوابق السفلية، وذلك لإضفاء المزيد من الإضاءة أثناء النهار”، وتتم إمالة اللوحة البلاستيك المضلعة بزاوية ويتدلى نحو متر واحد منها على حافة المبنى لكي تعكس ضوء الشمس على الشارع أسفل المبنى.
 
وتم تصميم هذه الألواح لتواصل إنارة الشارع حتى مع حدوث تغيرات في وضع الشمس في السماء طوال اليوم، وهوما يواءم بيئة الشرق الأوسط بصفة خاصة، بالإضافة إلى أنها غير مهدرة للتكلفة، تعد هذه الألواح مصدرا للطاقة المستدامة. وبدلاً من استخدام الكهرباء في إضاءة أعمدة الإنارة المتواجدة بالشوارع أو الساحات الخلفية، تستخدم هذه الألواح الطاقة الشمسية في إنارة المناطق المظلمة.
 
وقام الفريق، الذي حصل على تمويل لاختبار الألواح من قبل صندوق العلوم والتنمية التكنولوجية، بتصنيع نموذجين، الأول نموذج مصغر، والآخر نموذج بالحجم الحقيقي للألواح. وقد حصل البحث الذي قدمه الفريق، تحت عنوان “إنارة المناطق الحضرية المظلمة باستخدام ألواح تعيد توجيه الضوء” والذي نُشر في الدورية العلمية “Optics Express“، على اهتمام إعلامي، حيث يوضح التصميم والاستخدامات الممكنة للألواح بشكل تفصيلي.
 
ويقول نصار “بالإضافة إلى رغبة الوزارات أو الحكومات في استخدامها للإنارة تحت الكباري أو في الأزقة، فمن المحتمل أن يصبح هناك سوق في القطاع الخاص لهذه الألواح، فقد اتصل بي أناس من بعض المدن الجديدة والذين يمتلكون ساحات خلفية وحمامات سباحة، ولكن المباني تحجب ضوء الشمس عنهم، وبالتالي يكون المكان مظلماً وكئيباً. فقد يصبح هناك سوق كبير لهذه الألواح في التجمع الخامس ومدينة الرحاب”.
 
ويمكن صناعة هذه الألواح المكونة من البولي ميثيل ميثاكريلات، وهو مسحوق مادة زجاجية مبلمرة، والتي تُعرف بزجاج الأمان، بطريقة غير مكلفة مع الاحتفاظ بقوة احتمال ومتانة عالية لمواجهة الظروف المناخية المختلفة. تكمن الفائدة الأساسية لهذه الألواح في قدرتها على عكس الآثار السلبية لعدم التعرض لأشعة الشمس، حيث تكون لذلك آثار سلبية مباشرة على الصحة الجسدية والنفسية، مثل ضعف البنية الجسدية والتقلبات المزاجية.
 
ويوضح نصار، أنه يعتبر الاضطراب العاطفي الموسمي نوعا من الاكتئاب الذي يعاني منه بعض الأشخاص حينما يتعرضون لأشعة الشمس بصورة محدودة. ومن أجل مواجهة مثل هذا الاضطراب، علينا الجلوس في ضوء يتميز بنفس التوزيع الطيفي للشمس. بالإضافة إلى ذلك، يتسبب عدم التعرض الكافي لأشعة الشمس في نقص فيتامين د، والذي قد يتسبب في الشعور بالألم والضعف الجسدي، فضلاً عن ارتباط نقصه بالإصابة ببعض الأمراض، مثل السرطان، والسكر، والتصلب العصبي المتعدد.
 
ومن الأهداف الرئيسية للفريق في المستقبل أن يتمكنوا من بيع الألواح البلاستيك بأسعار زهيدة لعملاء القطاع الخاص. يقول نصار “لقد تفاجأنا بمدى اهتمام القطاع الخاص بعملنا. فقد كنا نحاول أن ننشر بحثاً ليس إلا، ولكننا لم نتوقع أن نطلق مشروعا تجاريا”.