من شأن المضخات الحرارية أن تُسرّع من إزالة الكربون عن التدفئة المناطقية

هل هناك حل أفضل؟

كينيث هوفمان: نعم يوجد: وهي تقنية المضخات الحرارية. باستخدام المضخات الحرارية، يمكن رفع درجة حرارة الهواء الخارجي لتدفئة المنازل وجعلها مريحة للغاية، من دون الحاجة إلى الغاز.

تؤكد الوكالة الدولية للطاقة أن هناك تحولًا يحدث، إلا أن وتيرته بطيئة للغاية.كينيث هوفمان: هذا صحيح. تشهد تقنيات التدفئة الفعالة ومنخفضة الكربون نموًا متزايدًا. ومع ذلك، وعلى الرغم من أن مضخات الحرارة وخيارات التدفئة النظيفة الأخرى متاحة بسهولة وأثبتت فعاليتها، فإن هناك حاجة ماسة إلى معدلات نشر أسرع بكثير لمواكبة سيناريو الوصول إلى صافي انبعاثات صفري بحلول عام 2050* وفقًا للوكالة الدولية للطاقة، تمثل شبكات التدفئة المناطقية نقطة انطلاق أساسية لتحقيق أنظمة تدفئة وتبريد خالية من الكربون. ضمن خارطة الطريق الخاصة بقطاع الطاقة العالمي، تستهدف وكالة الطاقة الدولية تحقيق 350 مليون توصيلة في المدن حول العالم بحلول عام 2030.

* وفق ما جاء في اتفاق باريس للمناخ

لم يتبق وقت طويل على قدوم عام 2030. هل تقصد أننا بحاجة إلى ثورة، بدلاً من التطور التدريجي لإزالة الكربون من أنظمة التدفئة في البلدات والمدن؟كينيث هوفمان: نعم، وفي الواقع، هذا بالضبط ما يمكن تحقيقه من خلال التدفئة المناطقية القائمة على تقنية المضخات الحرارية. كما ترى، فإن تطبيق هذا المفهوم على مجموعة من المنازل يشكل خطوة مهمة إلى الأمام. إذا طُبّق ذلك على نطاق صناعي يشمل مناطق ومجتمعات بأكملها، فسيكون لدينا التحول الجوهري المطلوب بشدة.

كيف تتم هذه العملية تحديدًا؟

كينيث هوفمان: يستخدم نظام التدفئة المناطقية الحديث والفعّال مضخات حرارية قائمة على الأمونيا. وباستخدام مدخلات بسيطة من الكهرباء المتجددة، يمكن لهذا الحل توليد الحرارة من مصادر مختلفة، مثل الحرارة المهدرة من النفايات الصناعية (كمراكز البيانات) أو مياه الصرف الصحي أو مصادر الطاقة الجوفية، أو شبكات المترو أو الهواء. ويمكن بعد ذلك رفع درجة الحرارة إلى ما يصل إلى 95 درجة °مئوية (203 °فهرنهايت) لتوفير التدفئة أو المياه الساخنة (أو كليهما) مباشرة إلى الحي.

هل يمكن تطبيق هذا الحل في جميع الأماكن؟كينيث هوفمان: يعمل النظام بكفاءة أكبر في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية. يكون من الأكثر جدوى اقتصاديًا تركيب هذا النظام عند تطوير منطقة جديدة لأول مرة أو أثناء تنفيذ مشاريع البنية التحتية الكبرى، رغم أن ذلك لا يُعد شرطًا أساسيًا. في مدينة مالموö بجنوب السويد، على سبيل المثال، يتم تركيب أربع مضخات حرارية من نوع GEA بقدرة 10 ميجاوات (34,121 ميجاوات ساعة) بجوار محطة معالجة مياه الصرف الصحي ومحرقة النفايات القريبة من الميناء. وهي توفر الآن 8 ٪ من إجمالي استخدام الطاقة لما يقرب من 100,000 منزل، مما يوفر ما يقرب من 50000 طن من ثاني أكسيد الكربون كل عام. وفي مدينة تالين في إستونيا، تعمل أربع مضخات حرارية من نوع GEA – تشمل ثلاثة ضواغط لولبية من طراز GEA Grasso LT (XB) وضاغطًا لولبيًا مبتكرًا من طراز GEA Grasso L XHP بسعة ضغط تبلغ 70 بار (وهو الأول من نوعه الذي يتم تشغيله) – على إعادة استخدام الحرارة المهدرة بكفاءة من محطات الكتلة الحيوية للتوليد المشترك للحرارة والطاقة (CHP). فهي تقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري خلال فترات ذروة الطلب، وتخفض انبعاثات الكربون، وتوفر حرارة مستقرة وفعّالة من حيث التكلفة لنحو 8,000 منزل وشركة. وهذه مجرد أمثلة قليلة على الجهود اليومية التي يبذلها مهندسو GEA في جميع أنحاء العالم لنقل فوائد مضخات GEA الحرارية التي تعمل بالأمونيا إلى أنظمة التدفئة المناطقية.

تعتمد المضخات الحرارية على الكهرباء. هل سيؤدي ذلك إلى ارتفاع كبير في الطلب على الكهرباء؟

كينيث هوفمان: إطلاقًا. تولد المضخات الحرارية ما يصل إلى خمسة أضعاف الطاقة الحرارية لكل كيلوواط في الساعة (kWh) من استهلاك الطاقة الأولية (الكهرباء)، مقارنة بالغاز المحترق أو الغلايات الكهربائية المباشرة. وبهذه الطريقة، يمكن الحفاظ على إجمالي استهلاك الكهرباء ضمن حدود مقبولة. ومع ازدياد إنتاج الكهرباء من مصادر متجددة، سيصبح للأثر الكربوني للمضخة الحرارية التي سيتم تركيبها اليوم بصمة أصغر عامًا بعد عام حتى يأتي يوم تعتمد فيه الكهرباء على مصادر متجددة بنسبة 100%. من خلال الجمع بين كفاءة الطاقة وتقليل استهلاك الغاز، أصبح إزالة الكربون من المجتمع أمرًا ممكنًا.

ماذا عن الانبعاثات؟كينيث هوفمان: تمثل التدفئة أكثر من نصف استهلاك الطاقة العالمي، ولذلك تلعب بلا شك دورًا كبيرًا في انبعاثات الكربون. لا يمكننا المبالغة في أهمية النهج الذي تقوده هذه الأنظمة في توسيع نطاق استخدام الطاقة المتجددة بشكل كبير، والاستفادة من الحرارة التي كانت لتضيع لولاها. وبنفس القدر من الأهمية، يجب التخلص التدريجي من الفحم وغيره من الوقود الأحفوري مع مواصلة الابتكار من أجل المستقبل. إن استخدام المضخات الحرارية في في أنظمة التدفئة المناطقية لا يساعد البيئة العالمية فحسب، بل يحقق أيضًا فوائد على المستوى المحلي. فبخلاف غلايات الغاز، لا تُصدر المضخات الحرارية أكاسيد النيتروجين (NOx). وبالتالي، فهي تسهم في توفير هواء أنظف في المدن والمناطق الحضرية الأخرى، إلى جانب تقديم مزايا مالية. بالإضافة إلى ذلك، يُعد استخدام الأمونيا خطوة رئيسية في تطوير تكنولوجيا التدفئة المناطقية. فالعديد من الأنظمة القديمة ما زالت تستخدم الغازات المفلورة (-F) للتبريد، والتي يجري التخلص منها تدريجيًا في جميع أنحاء أوروبا. وعلى عكس الغازات المفلورة (F)، فإن الأمونيا صديقة للمناخ، ومتاحة على نطاق واسع، وغير مكلفة، وليس لها أي تأثير على الاحتباس الحراري.

ما هو دور شركة GEA في مكافحة انبعاثات الكربون؟

كينيث هوفمان: أعتقد أن لنا دورًا مهمًا نلعبه. في السنوات الأخيرة، كانت GEA في طليعة جهود تطوير هذه التكنولوجيا. بعد دراسة المنهجية وإتقانها أولاً، قام مهندسونا بعد ذلك بتطبيق التكنولوجيا بطرق تُحدث فرقًا حقيقيًا في تحسين خدمة المجتمعات المحلية وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من المرافق بشكل كبير. تواصل شركة GEA الابتكار لتوسيع مجموعة المضخات الحرارية الخاصة بها، والحفاظ على ريادتها في مجال التدفئة المناطقية. وكما تلاحظ، فإن المضخات الحرارية ليست تقنية جديدة، ولكن مع الارتفاع السريع في استخدام الطاقة المتجددة، أصبحت أكثر أهمية في مكافحة انبعاثات الكربون. وعندما تجمع بين هذه الطريقة عالية الكفاءة لتحويل الحرارة والمبادرات الرامية إلى تطوير أنظمة التدفئة المركزية للمباني السكنية والبلدية، فإنك أمام ثورة محتملة في طور التكوين. وإلى جانب ذلك، مع الاستخدام المتزايد لوسائط التبريد الطبيعية مثل الأمونيا، تتوفر كل التكنولوجيا بالفعل لتقديم حل تقني لتدفئة مجتمعية "خضراء" حقيقية.