ناقشت كلية الهندسة بجامعة المنوفية رسالة الدكتوراه المقدمة من الباحث المهندس أحمد أيمن حافظ عيسى المدرس المساعد بقسم الهندسة المعمارية بالكلية والتى حملت عنوان "المحددات التصميمية للمباني المولدة للطاقة لصياغة سياسة إسكان جديدة في مصر"
وتكونت لجنة الإشراف من الدكتورة صفاء محمود عيسى أستاذ التصميم المعماري بقسم الهندسة المعمارية ب كلية الهندسة بجامعة المنوفية والدكتور حسام الدين مصطفى أستاذ تاريخ ونظريات العمارة ورئيس مجلس قسم الهندسة المعمارية بكلية الهندسة بجامعة المنوفية.
كما تكونت لجنة الحكم والمناقشة من الدكتورة صفاء محمود عيسى أستاذ التصميم المعماري بقسم الهندسة المعمارية - كلية الهندسة - جامعة المنوفية والدكتور حسام الدين مصطفى صالح أستاذ تاريخ ونظريات العمارة ورئيس مجلس قسم الهندسة المعمارية - كلية الهندسة - جامعة المنوفية والدكتور ناجى إبراهيم القلشى أستاذ نظم القوى الكهربية بقسم الهندسة الكهربية - ووكيل الكلية لشئون خدمة المجتمع وتنمية البيئة - كلية الهندسة- جامعة المنوفية واللواء دكتور محمد فهمي عبدالعليم أستاذ البيئة العمرانية المستدامة بالكلية الفنية العسكرية.
حيث خلصت لجنة الحكم والمناقشة إلى إجازة الرسالة العلمية ومنح الباحث درجة دكتوراه الفلسفة فى الهندسة المعمارية .
وقد أشادت لجنة الحكم والمناقشة بالمجهود المبذول من قبل الباحث متمنين له التوفيق فى حياته العملية .
ومن جانبه تقدم الباحث بخالص الشكر والتقدير لهيئة الإشراف لما بذوله من جهد كبير ومساعدته حتى خرج البحث إلى النور وتمت مناقشة الرسالة .
كما تقدم بخالص الشكر والتقدير إلى هيئة الحكم والمناقشة والحكم على الرسالة .. مؤكدا أنهم قامات علمية كبيرة بفخر بها أى باحث.
كما أوضح الباحث اهم نقاط البحث والتى تمثلت فى أن الطاقة تمثل عصب الحياة في أي مجتمع، بل تعد الطاقة أحد أهم إشكاليات التنمية على مر التاريخ، وبالتالي فهي تلعب دور أساسي في تحقيق التنمية الاقتصادية لأي دولة، لذلك كانت مصادر الطاقة سبباً رئيسياً للعديد من الصراعات والحروب بين الدول، حيث إنه مع التقدم التكنولوجي تزداد احتياجات الأنسان للطاقة، ويزداد طلبه على مصادرها، وخاصة مشتقات البترول لسهولة نقلها وتخزينها. ويمر العالم بأزمة واضحة في الطاقة التقليدية، ففي مصر على سبيل المثال ترتفع أسعار الكهرباء سنوياً، فضلاً عن التلوث البيئي الناتج من استهلاك هذه الطاقة، وارتفاع انبعاثات غاز ثاني اكسيد الكربون، والنمو السكاني المتزايد باستمرار مع زيادة الطلب على المسكن ومحاولة الدولة لبناء العديد من المساكن لاستيعاب هذا الزحف العمراني والطلب على المسكن بسبب الزيادة المستمرة، مع فتح محاور جديدة ومدن جديدة في البلاد خلال تلك الفترة لتخفيف الزحام من التكدس العمراني حول ضفاف نهر النيل، تلك العوامل التي تعمل على تشكيل المدن بشكل كبير، مما جعل العالم يبحث عن بدائل للطاقة التقليدية تكون صديقة للبيئة، ومن أهم هذه البدائل الطاقة الشمسية التي تتوافر في مصر طوال العام. وتتمثل مشكلة البحث في أصبح استخدام نظام BIPV أو الألواح الشمسية المتكاملة مع غلاف المبنى لإنتاج الطاقة الكهربية واقعاً معاصراً في العديد من دول العالم، وتتمثل المشكلة البحثية في دراسة إمكانية استخدام هذا النظام في مصر، والتي يتوافر بها الإشعاع الشمسي بصورة كبيرة، من خلال الفرضية التالية: "أن غلاف المباني السكنية الجديدة في مصر يمكن أن يشكل مصدراً هام لإنتاج الطاقة الكهربية المستدامة". وتتمثل أهمية البحث في إمكانية تحويل العمران السكنى في مصر من وحدات مستهلكة للطاقة لوحدات منتجة للطاقة النظيفة، إمكانية وضع حل واقعي لإنتاج الطاقة الكهربائية من السياق العمراني المحلى، وإيجاد مصدر للطاقة المستدامة النظيفة منخفضة التكلفة. ويهدف البحث إلى التوصل للمعايير التصميمية لإنشاء المباني السكنية الجديدة في مصر، من خلال استخدام نظام BIPV للوصول إلى مبنى مستدام، يتناسب مع الظروف المحلية، والتوصل لمجموعة من التوصيات يمكن أن تمهد لتطبيق نظام BIPV في مصر. ويندرج البحث ضمن البحوث التجريبية الكمية، وقد ارتكزت الدراسة على الإجراءات التالية (1) التجربة العملية (2) عملية المحاكاة على عدد من النماذج الافتراضية والنماذج الواقعية، حيث اعتمدت عملية المحاكاة على مجموعة من التطبيقات.
وأضاف الباحث أن البحث يتكون من 9 فصول، حيث يناقش الفصل الأول طبيعة المشكلة البحثية، ومفهوم الطاقة، واستهلاك الطاقة، وأزمات الطاقة، والتغيرات المناخية، ومصادر الطاقة المتجددة، والهدف من البحث، وأهميته والمنهج المتبع في البحث والدراسات السابقة. ويناقش الفصل الثاني الطاقة الشمسية من خلال مصدر الطاقة الشمسية، وتصنيف واستخدامات الطاقة الشمسية. ويناقش الفصل الثالث استخدام الطاقة الكهروضوئية في العمارة من خلال مكونات النظام الكهروضوئي، النظام الكهروضوئي، أسلوب عمل نظام BIPV، الاعتبارات الإنشائية والميكانيكية، الاعتبارات المناخية، الاعتبارات البيئية، الاعتبارات المعمارية، التطبيق الفعلي لنظام BIPV في العمارة. وتلك الفصول تعتبر الخلفية النظرية للدراسة، أما باقي الفصول تناقش الدراسة التطبيقية للدراسة من خلال الفصل الرابع يناقش تجربة قياس الكهرباء الناتجة من الألواح. ويناقش الفصل الخامس المحددات التصميمة من خلال ارتفاع الواجهة كمحدد تصميمي، ونسبة مسطح الفتحات لمسطح الواجهة، عدد الوحدات في الدور السكنى. ويناقش الفصل السادس المحددات التعبيرية من خلال ألوان الألواح، وظل بروزات الواجهة، وظل كتلة المبنى. ويناقش الفصل السابع المحددات التخطيطية من خلال ظل المبنى على الأرض. ويناقش الفصل الثامن المحددات الاقتصادية من خلال الجدوى الاقتصادية المباشرة لاستخدام النظام. ويختتم البحث بالفصل التاسع الذي يعرض النتائج والتوصيات التي تم التوصل إليها، وأخيراً المراجع والمصادر.
وقد خلصت نتائج البحث إلى مجموعة من النتائج الهامة ومنها (1) أن يتم تثبيت النظام على المبنى السكنى في مصر من خلال تركيب نظام BAPV بزاوية ميل 30 درجة ناحية الجنوب على السطح، ويتم تثبيت ألواح نظام BIPV على الواجهات الشرقية والجنوبية والغربية فقط (2) لا تقل عدد الأدوار للمبنى المستخدم النظام عن 3 أدوار، ويفضل استخدام النظام مع الأبراج السكنية المرتفعة ذات الطوابق التي تصل إلى 20 دور أو أكثر (3) غالباً ما تكون لغة التعبير المعماري الناتجة عن نظام BIPV في إطار العمارة الملساء، لا تتسم بوجود بروز أو ظلال، حيث إن أي ظل على المبنى سوف يقلل من كفاءة الألواح الشمسية في إنتاج الطاقة، وخاصة بالنسبة للواجهات الجنوبية والشرقية والغربية. مما يعنى ضرورة التخلي عن فكرة بروز وارتداد الكتل عند تصميم واجهة المبنى، بالرغم من ثراء هذه الفكرة تشكيلياً، إلا إنها لا تتفق مع الناحية الوظيفية لطبيعة الألواح الشمسية (4) يراعى أثناء مشروعات تقسيم الأراضي أن تكون المحاور الخاصة لقطع الأراضي السكنية مستطيلة الشكل وموجه شمال جنوب، ويتم تلاصق العمارات من خلال الواجهة الجنوبية والشمالية (5) يعتبر النظام ناجح اقتصادياً بدرجة كبيرة، حيث إنه يسترد تكلفته بعد 19 سنة في حين أن عمر النظام يصل إلى 30 سنة، فضلاً عن كونه يتكفل بسداد فاتورة استهلاك الكهرباء للوحدة السكنية بشكل دائم طوال عمره.
يتضح مما سبق أن نظام BIPV يعتبر من الحلول الواعدة والناجحة اقتصادياً لحل مشكلة الطاقة في مصر، وخاصة في قطاع العمران، حيث إن الألواح الكهروضوئية المدمجة في غلاف المبنى ملائمة بدرجة كبيرة لتوليد الطاقة النظيفة، بحيث يصبح المبنى آلة لتوليد الطاقة، ولكن هذه التقنية بحاجة لمزيد من البحث والتطوير المستمر، لتعزيز زيادة كفاءة الألواح الشمسية، ومحاولة إنتاجها محلياً، لخفض تكلفتها، وإلغاء الرسوم المفروضة عليها، كما يجب إعطاء مميزات لمستخدمي النظام للمساعدة على انتشاره.