التخفيف من حدة تغير المناخ من خلال ابتكار التدفئة المناطقية
27 Jun 2022
يزداد العالم دفئًا، ومن الحقائق التي لا جدال فيها أننا جميعًا بحاجة إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) بشكل كبير لحماية كوكبنا بشكل أفضل. إذن، ما هو الدور الذي يمكن أن تلعبه GEA من خلال تطبيق تقنيتنا على المشاريع التعاونية لتدفئة المناطق؟
في البلدان حول العالم، يحتدم النقاش حول انبعاثات ثاني أكسيد الكربون CO2. في العام الماضي فقط في COP26 في جلاسكو بالمملكة المتحدة، أعادت عشرات الحكومات تأكيد التزامها بخفض مستويات انبعاثاتها بأي وسيلة ممكنة. إلى جانب التعهدات البيئية الهامة التي قدمتها قطاعات معالجة الأغذية والصناعات المؤثرة الأخرى المسؤولة عن نسبة كبيرة من الانبعاثات الضارة، صارت أنظمة التدفئة المناطقية - سريعاً - حلاً جاهزًا للتعامل مع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون CO2 متجاوزةً مجرد انبعاثات منزل أو شركة إلى انبعاثات المنطقة بأكملها.
المضخات الحرارية ليست جديدة. ولكن مع الارتفاع السريع في استخدام الطاقة المتجددة، فقد اكتسبت أهمية متزايدة في المعركة ضد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون CO2. ادمج هذه الطريقة عالية الكفاءة لتحويل الحرارة مع مبادرات تطوير أنظمة التدفئة المناطقية للمباني المحلية والبلدية، وستكون لديك ثورة محتملة في طور التكوين. أضف إلى ذلك الاستخدام المتزايد لوسائط التبريد الطبيعية، مثل الأمونيا، وكل التكنولوجيا موجودة بالفعل من أجل حل تقني لتدفئة مجتمعية "خضراء" حقيقية.
الاعتماد غير الضروري على الغاز
وفقًا لـ Eurostat، يتم استخدام 27.2 في المائة من إجمالي الطاقة في أوروبا من قِبل الأسر المحلية. ومن هذا، يُستخدم ما يقرب من 80 في المائة في الحصول على الماء الساخن والتدفئة.1 أظهر استطلاع حديث (مارس 2022) من قبل Statista أن 87 في المائة من التدفئة المنزلية في المملكة المتحدة كانت عن طريق الغاز.2 أضف إلى ذلك جميع المباني المدنية - بما في ذلك المكاتب والمكتبات والملاعب وحمامات السباحة والمدارس وما إلى ذلك - والمستوى الذي نعتمد فيه نحن البشر على الغاز للحفاظ على دفئنا هو أمر غير عادي.
ولكن وفقًا لكينيث هوفمان، مدير المنتج للمضخات الحرارية، وتقنيات التدفئة والتبريد في GEA، فإن هذا غير ضروري تمامًا: "إذا كانت درجة حرارة منزلك تتراوح بين 18 إلى 21 درجة مئوية على سبيل المثال، فلا داعٍ لحرق الغاز عند 600 درجة مئوية لجعل المنزل مريحًا. باستخدام المضخات الحرارية، يمكننا زيادة درجة حرارة الهواء الداخل من الخارج لجعل منزلك مريحًا للغاية دون استخدام أي غاز".
إذا تم تطبيق نفس المفهوم على عدد من المنازل، فسيكون ذلك خطوة مهمة نحو تقليل انبعاثاتنا الإجمالية؛ طبِّق ذلك على نطاق صناعي، على مناطق ومجتمعات بأكملها، وستغيِّر قواعد اللعبة!
لماذا تعتبر المضخات الحرارية أفضل؟
إذا كنا نقوم بنزع الكربون من توليد الكهرباء، ولكن المضخة الحرارية تعمل بالكهرباء، فكيف يمكن أن تكون أفضل من الوضع الراهن؟ يوضح كينيث هوفمان أن نظام الكهرباء ببساطة لا يستطيع التأقلم. يقول: "لن تكون الكهرباء قادرة أبدًا على توفير متطلبات الطاقة المتزايدة". "ولكن باستخدام المضخات الحرارية التي تولد ما يصل إلى خمسة أضعاف الطاقة الحرارية لكل كيلو وات ساعة من استخدام الطاقة الأولية (الكهرباء) مقارنة بالغاز المحترق أو الغلايات الكهربائية المباشرة، يمكن الإبقاء على إجمالي استخدام الكهرباء ضمن الحدود المقبولة."
نظرًا لتوليد الكهرباء بشكل متزايد من مصادر متجددة، فإن المضخة الحرارية المثبتة اليوم ستكون لها بصمة كربونية أصغر كل عام حتى يتم توفير الكهرباء من مصادر متجددة بنسبة 100٪. ويضيف كينيث: "من خلال الجمع بين كفاءة الطاقة وحرق كميات أقل من الغاز، يمكننا تحقيق إزالة الكربون من المجتمع الذي نريده".
نظام تدفئة المنطقة
نظام تدفئة حديث وفعال للمناطق، يستخدم مضخات حرارية تعتمد على الأمونيا، إنه يأخذ التصميم إلى أفضل نتيجة ممكنة. ومع مدخلات صغيرة من الكهرباء (المتجددة بشكل مثالي)، فإن هذا الحل لديه القدرة على توليد الحرارة من مجموعة واسعة من المصادر، بما في ذلك الهواء أو الأرض أو المصنع أو شبكة مترو الأنفاق أو محطة معالجة المياه، وهذه مجرد أمثلة قليلة. يمكن بعد ذلك رفع درجة الحرارة إلى 95 درجة مئوية لتزويد الحي السكني بالتدفئة أو الماء الساخن (أو كليهما) مباشرة.
يعمل النظام بشكل أفضل في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، ويكون منطقيًا واقتصاديًا عند تثبيته أثناء التطوير الأولي لمنطقة ما أو أثناء مشاريع البنية التحتية الكبرى - على الرغم من أن هذا ليس شرطًا أساسيًا. ففي مالمو في جنوب السويد، على سبيل المثال، توجد أربع مضخات حرارية من GEA بقوة 10 ميغاواط مثبتة بجوار محطة معالجة مياه الصرف الصحي ومحرقة نفايات بالقرب من المرفأ. إنها توفر الآن 8 بالمائة من إجمالي استخدام الطاقة لحوالي 100,000 منزل، مما يوفر ما يقرب من 50,000 طن من ثاني أكسيد الكربون CO2 كل عام.
ترفع GEA مستوى مقاييس المضخات الحرارية إلى 95 درجة مئوية
تقنية GEA وأهمية الأمونيا
يعد استخدام الأمونيا تقدمًا رئيسيًا في تطوير تقنية التدفئة المناطقية. لا تزال العديد من الأنظمة القديمة تستخدم الغازات المفلورة (F-) للتبريد، والتي يتم التخلص منها تدريجياً في جميع أنحاء أوروبا. على عكس الغازات المفلورة، فإن الأمونيا صديقة للبيئة ومتاحة على نطاق واسع وغير مكلفة وليس لها أي تأثير على ظاهرة الاحترار العالمي. كانت GEA في طليعة عملية تطوير هذه التكنولوجيا في السنوات الأخيرة.
بعد التحقيق في المنهجية وإتقانها أولاً، قام مهندسو GEA بعد ذلك بتطبيق التكنولوجيا بطرق تُحدث فرقًا حقًا فيما يتعلق بخدمة المجتمعات المحلية بشكل أفضل وتقليل مستوى ثاني أكسيد الكربون CO2 الذي تصدره هذه المنشآت بشكل كبير.
تبتكر GEA باستمرار لزيادة مجموعة مضخاتها الحرارية والبقاء في صدارة قطاع تدفئة المنطقة. سنكشف قريبًا عن المزيد من التطورات في هذه التقنية الرائدة، بما في ذلك الطلب الذي تم تأمينه مؤخرًا لمضخة حرارية بقوة 22 ميغاوات في أوروبا الشرقية، والتي تتضمن ضاغطًا جديداً حلزونياً عالي الضغط.
التكنولوجيا في العمل
في الوقت الحالي، دعونا نلقي نظرة على بعض الابتكارات الرائعة التي تساعد البيئة بالفعل. توفر حلبة "مارينليست" للتزلج على الجليد الضخمة في درامين بالنرويج سطحًا للتزلج على مستوى المنافسة خلال فصل الشتاء مع حلبة سباق 400 متر وملعب كرة قدم بالحجم الكامل في الصيف. يتم تعزيز الحرارة المستخرجة عند تكوين الجليد بواسطة مضخات الحرارة من GEA، والتي تُستخدم لاحقًا لتزويد المدينة المحلية بالحرارة. عندما يأتي الصيف، ترتفع درجة الحرارة تحت الملعب، وتعمل المضخة الحرارية كمضخة حرارية أرضية لتزويد المنازل بمياه ساخنة محايدة للكربون.
وفي الوقت نفسه، في توركو، فنلندا، وفرت GEA نظام تدفئة مناطق بقدرة 10 ميغاوات باستخدام الحرارة المتبقية من محطة توليد الحرارة والطاقة المشتركة. تعمل مضخات الأمونيا الحرارية على زيادة الحرارة من حوالي 25 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية لتزويد سكان المدينة البالغ عددهم 190,000 نسمة عبر شبكة التدفئة المحلية. ومرة أخرى، بخلاف إضافة صغيرة للطاقة الكهربائية، والتي يتم اشتقاقها بشكل متزايد من مصادر متجددة، فإن العملية برمتها محايدة الكربون.
في منطقة لندن بورو في إيسلينجتون، تستخدم شبكة Bunhill Heat and Power Network (BHPN) الحرارة المهدرة من مترو أنفاق لندن - التي تعززها مضخات الحرارة من GEA - لتزويد حوالي 1350 منزلًا ومدرسة ومركزين للترفيه بالتدفئة والمياه الساخنة. لقد اعتبرت هذه مساهمة كبيرة في هدف بورو المتمثل في أن تصبح محايدة للكربون بحلول عام 2030.
هذه مجرد أمثلة قليلة على العمل الدؤوب الذي يقوم به مهندسو GEA، كل يوم، في جميع أنحاء العالم، لجلب فوائد مضخات الحرارة التي تعمل بالأمونيا من GEA إلى أنظمة التدفئة المناطقية.
تم تركيب مضخة الحرارة من GEA في مركز بونهيل 2 للطاقة لإعادة استخدام الحرارة المهدورة من مترو أنفاق لندن.
أفعال، وليست أقوال
تُمثل التدفئة أكثر من نصف استهلاك الطاقة العالمي، لذلك لا شك في أنها تلعب دورًا كبيرًا في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون CO2.3 لا يمكننا التقليل من أهمية التكامل والنهج الذي تقوده الأنظمة لرفع مستوى الطاقة المتجددة بشكل كبير باستخدام الحرارة التي كان من الممكن إهدارها لولا ذلك. وبالمثل، فإن التخلص التدريجي من الفحم وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى أثناء الابتكار للمستقبل هو ضرورة مطلقة. إن استخدام المضخات الحرارية في التدفئة المناطقية لا يساعد فقط البيئة العالمية، بل له أيضًا تأثيرات محلية؛ على عكس غلايات الغاز، فلا تنبعث من المضخات الحرارية أكاسيد النيتروجين (NOx). وبالتالي فهي تؤدي إلى هواء أنظف في المدن والمناطق الحضرية الأخرى - وتوفر أيضًا مزايا مالية.
دعونا نعود إلى تلك الالتزامات العالمية تجاه البيئة؛ وفقًا لـ COP26، إذا ارتفعت درجة الحرارة العالمية بمقدار 2 درجة مئوية، فسيكون هناك تأثير شديد وواسع النطاق على كل من الناس والطبيعة. عند 1.5 درجة مئوية، ستكون التأثيرات خطيرة ولكنها أقل حدة. لا يزال الهدف الأخير قائمًا حاليًا وهو مفتوح للنقاش حول ما إذا كان سيتم تقديم مطالب أكثر صرامة في المستقبل.
الاستراتيجية المستدامة
إن GEA تعمل بالفعل على هذه القضية - وقد كانت كذلك لسنوات عديدة. تلعب مبادرة حلول الطاقة المستدامة (SEnS) الخاصة بنا دورًا رئيسيًا في تلك الاستراتيجية من خلال إحداث ثورة في تكامل العمليات والمرافق (التبريد والتدفئة) لفرض خفض استهلاك الطاقة وتقليل آثار الكربون وخفض التكاليف عبر قطاعات متعددة.
يعد التعاون والابتكار جزءًا أساسيًا من معالجة تحديات المناخ التي تنتظرنا، ومن ثم يأتي استثمارنا بملايين اليوروات في مراكز الاختبار الجديدة التي ستبدأ عبر الإنترنت في عام 2023. ستكون هذه موطنًا للمنصات المتطورة التي تستخدم المبردات الطبيعية، وهي مؤتمتة بنسبة 90 في المائة، ويمكن أن تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع وهي جاهزة للصناعة 4.0.
تعد أنظمة التدفئة المركزية التي يتم تشغيلها بواسطة مضخات الحرارة من GEA مجرد جزء واحد - وإن كان جزءًا مهمًا - من الحل الكامل. بالإضافة إلى ذلك، لا ينبغي لنا أبدًا التقليل من أهمية قوة الإقناع: إذا رأى صاحب المنزل أن فواتير الطاقة والانبعاثات تقل نتيجة لنظام تدفئة المنطقة، فمن المرجح أن يتخلف عن المبادرات المستدامة الأخرى، ويشجع الشركات الكبيرة على أن تكون جزءًا من الحل وليس المشكلة.
إذا كان العالم سيحقق هدفه الكربوني المتمثل في "صافي صفر" بحلول عام 2050، فإن الوقت ينفد. تمتلك GEA المعرفة والتكنولوجيا والقدرة على تنفيذ المشاريع بنجاح لتوليد حلول تدفئة أنظف تساعد على ضمان الامتثال لأهداف الانبعاثات الحالية والمستقبلية وإحداث فرق حقيقي في البيئة لأجيال الغد.
