أنظمة التدفئة والتكييف الصفرية.. الأمر أكثر من رفاهية
لم تعد أنظمة التكييف أو التدفئة وسيلة رفاهية فقط، بل القصة أعقد من ذلك بكثير، حيث الهدف العالمي الأوحد صفر انبعاثات كربونية.
عمليا يتم إهدار كمية كبيرة من الحرارة من المصادر الصناعية والتجارية والمؤسسية، يمكن التقاط هذه الحرارة وتخزينها لتدفئة المنازل والشركات، وهو ما سيقلل من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
هناك بالفعل تقنية متاحة لاستخدام المهدر من الطاقة، وسيكون لها تأثير كبير على قدرتنا على تحقيق أنظمة تدفئة صافية صفرية، حيث تعد إعادة استخدام الحرارة المهدرة مفيدة للبيئة والاقتصاد.
وبينما نتحرك نحو مستقبل طاقة أنظف هناك دافع متزايد لكهربة كل شيء، من السيارات إلى تدفئة المنزل، في حين أن هذا يبدو مثاليا، إلا أنه أيضًا أكثر من مجرد مسألة توصيل.
الشبكة ليست جاهزة في أي مكان لتلبية احتياجاتنا من الطاقة الخالية من الكربون، خاصة أن المزيد والمزيد من الكنديين يتحولون إلى السيارات الكهربائية وننتظر المزيد من مصادر الكهرباء الخالية من الكربون لتلبية الطلب المتزايد.
في الأيام الأكثر سخونة في العام للحفاظ على تشغيل تكييف الهواء الكهربائي يتم ذلك بشكل أساسي من خلال تكملة الغاز الطبيعي غير الفعال المنتج للكربون أو محطات توليد الطاقة بالفحم خلال فترات ذروة الطلب.
وحيث كان يتم الاعتماد على أشكال التدفئة الكهربائية فإن الطلب على الكهرباء سيكون أعلى بشكل كبير في أبرد أيام السنة وسيطغى على الشبكة، ومع ذلك فإن حل هذه المشكلة لا يكمن في الحرارة التي نولدها ولكن الحرارة التي نعيد استخدامها.
تورنتو مثال
أنظمة التدفئة تبقي الكثير منا على قيد الحياة، وفي دولة ذات مناخ بارد مثل كندا يتطلب الأمر طاقة أكبر بكثير لتدفئة المنازل في الشتاء مقارنة بتبريدها في الصيف، ولمقارنة الطاقة الإجمالية المطلوبة لتدفئة المباني وتبريده فإننا ننظر إلى أيام درجة التدفئة (HDD) مقابل أيام درجة التبريد (CDD).
في تورنتو، على سبيل المثال، يفوق عدد أيام درجة التدفئة عدد أيام درجة التبريد بحوالي 7-1، قد لا يكون المستهلكون على دراية بهذا التفاوت الهائل، لأن معظم التدفئة المنزلية تأتي من حرق الغاز الطبيعي، بينما يأتي معظم التبريد من الكهرباء، ولكن إذا نقلنا كل هذا الطلب إلى الشبكة فسيشكل ضغطا بسرعة كبيرة.
فإذا أردنا نقل جميع متطلبات التدفئة إلى الشبكة الكهربائية، حتى مع أحدث مضخات تسخين مصدر الهواء وأكثرها كفاءة، فإن ذروة الطلب ستكون حوالي أربعة إلى خمسة أضعاف ما هو عليه اليوم، وهذه ليست مشكلة يمكن حلها بسرعة.
تخزين الحرارة حل آخر
لحسن الحظ هناك خيار آخر يمكن من خلاله استمرار التدفئة دون حرق وقود إضافي، من خلال تخزين الحرارة المتولدة من جميع المصادر، بما في ذلك الحرارة المهدرة، والاستفادة منها خلال أبرد شهور السنة، يُظهر بحث المنتدى الاقتصادي العالمي أنه يمكننا استخدام الحرارة المهدرة.
فعلى سبيل المثال يُنتج مطعم بيتزا نموذجي ما يكفي من الحرارة المتبقية كل عام لتدفئة سبعة منازل عائلية. كما تخلق ساحة الهوكي كميات هائلة من الحرارة في عملية صنع الثلج وإبقائه مجمداً.
نفس الشيء بالنسبة لمتجر البقالة والعديد من المجمدات والثلاجات، ومصنع يقوم بتشغيل معدات الإنتاج على نطاق صناعي، وأي مبنى كبير يشغل مكيفات الهواء التجارية، اليوم نقوم بإلقاء كل هذه الحرارة في الهواء بدلاً من التمسك بها عندما نحتاج إليها، مما يؤدي إلى انبعاثات غير ضرورية لغازات الاحتباس الحراري.
أنظمة الحصاد الحراري ntegrated
يمكننا استعادة الحرارة عن طريق تمرير المياه من خلال بطاريات تحت الأرض الساخنة وتشغيل تلك الأنابيب في المباني المجاورة، مثل نظام الغلاية والرادياتير الكبير، باستثناء أن الغلاية عبارة عن بطارية تحت الأرض مشحونة بالكهرباء، ولكن بالحرارة.
وتستعد جامعة McMaster لتشغيل المولدات الاحتياطية البديل، والتي ستكمل طاقة الشبكة خلال أوقات الذروة، وعندما يكون الطلب حرجًا في أكثر أيام السنة حرارة فإن المولدات التي تعمل بالغاز ستولد الكهرباء الإضافية اللازمة لتشغيل الحرم الجامعي، بما في ذلك المختبرات الحساسة ومرافق البحث، إذا أردنا التقاط وتخزين الحرارة المهدرة الناتجة وربطها بها في الشتاء، فيمكننا خفض انبعاثات الكربون الصافية إلى النصف في الغلاف الجوي.
كما يقود McMaster مشروعًا تجريبيًا بحثيًا تعاونيًا أوسع يسمى الطاقة المجتمعية المتكاملة والحصا، أو ICE- الحصاد، بمشاركة 30 بلدية و19 شريكًا صناعيًا.
في بحث جديد في مجلة أبلايد إنيرجي أظهرت كيف أن مثل هذه الأنظمة المحلية تستخدم نفس الطاقة مرتين.
البطاريات الحرارية موجودة بالفعل
سيتطلب هذا الحل بنية تحتية جديدة، بما في ذلك الأنابيب المدفونة لتوزيع الحرارة من المصدر إلى التخزين ومن التخزين إلى المستخدم. سيكون إنشاء ذلك مكلفا، لكن مثل هذه التكاليف يمكن أن تتوزع بسهولة على مدى عقود، كما فعلت الأجيال السابقة لبناء الطرق السريعة وخطوط الطاقة المائية وخطوط أنابيب الغاز.
يمكن للتكنولوجيا الحالية والناشئة قياس وتنظيم جمع الحرارة ومشاركتها وتوزيعها في نظام يتم فيه تسجيل حسابات منتجي الحرارة لأنها تضيف إلى العرض ويتم تحميل المستخدمين النهائيين عند السحب من العرض.
aXA6IDE4LjE4OC4xMTMuMTg1IA== جزيرة ام اند امز
