في زمن أزمة الطاقة، هل تمثل المضخات الحرارية الحل الأخضر؟

مع تفاقم أزمات الطاقة خلال السنوات الأخيرة، خاصة بعد اندلاع الحرب الروسية الأوكرانية، أصبحت الحاجة أكثر إلحاحًا لفهم المضخات الحرارية ودورها في مستقبل الطاقة المستدام، ورغم أن هذه التقنية ليست جديدة، إذ تعود جذورها إلى خمسينيات القرن التاسع عشر، فإنها لم تحظَ بالاهتمام العالمي الواسع إلا مؤخرًا، حين دفعت أزمة أسعار الطاقة إلى البحث عن حلول بديلة، أكثر كفاءة وأقل اعتمادًا على مصادر الوقود التقليدية.

ما هي المضخات الحرارية

وتُعرف المضخات الحرارية بأنها أنظمة مبتكرة قادرة على امتصاص الحرارة من البيئة المحيطة سواء من الهواء أو الأرض أو المياه، ونقلها إلى داخل المبنى لتوفير التدفئة في الشتاء.

وفي فصل الصيف، تعكس هذه الأنظمة العملية، بحيث تمتص الحرارة من داخل المبنى وتدفعها إلى الخارج، موفّرة بذلك التبريد.

وتتشابه المضخات الحرارية إلى حد كبير مع أجهزة التكييف التقليدية، إذ تعتمد على استخدام سائل تبريد لنقل الحرارة، لكن الفارق الأهم يتمثل في وجود صمام عكسي، يسمح للنظام بالعمل في كلا الاتجاهين: التدفئة والتبريد.

في وضع التدفئة، تقوم المضخة بنقل الحرارة من الخارج إلى الداخل باستخدام سائل التبريد، في حين تقوم في وضع التبريد بعكس العملية.

للتعمق في فهم هذه التقنية، لا بد من التعرف على أنواع المضخات الحرارية، التي تختلف في طريقة استخراج الحرارة من البيئة:

1. المضخات الحرارية الهوائية

هي النوع الأكثر شيوعًا، وتعتمد على استخراج الحرارة من الهواء الخارجي، وتنقسم إلى:

من الهواء إلى الماء: تُستخدم لتدفئة الماء وتوفيره لأغراض منزلية.
من الهواء إلى الهواء: توفر التدفئة والتبريد عبر الهواء فقط، ولا تنتج ماءً ساخنًا.

2. المضخات الحرارية الأرضية

تعتمد على حرارة الأرض الثابتة. تُركب أنابيب تحت سطح الأرض بشكل أفقي أو رأسي، وتمتص الحرارة من التربة.

ورغم تكلفتها المرتفعة وحاجتها لمساحات كبيرة، فإنها توفّر أعلى درجات الكفاءة بفضل ثبات حرارة الأرض طوال العام.

3. المضخات الحرارية المائية

تستفيد من حرارة المياه الجوفية أو السطحية مثل الأنهار والبحيرات، فالماء قادر على الاحتفاظ بحرارة الشمس، ما يجعلها مصدرًا فعالًا للحرارة في الشتاء.

4. المضخات الحرارية الهجينة

تجمع بين المضخات الحرارية وأنظمة التدفئة التقليدية مثل غلايات الغاز، تعمل هذه الأنظمة بتكامل ذكي يسمح بتبديل المصادر تلقائيًا وفق الحاجة، مما يزيد الكفاءة ويقلل التكلفة.

5. المضخات العاملة بالبروبان

أصبحت أنظمة البروبان خيارًا واعدًا، لكونه بديلاً منخفض التأثير البيئي عن الغازات المستخدمة في المضخات الحرارية التقليدية مثل الهيدروفلوروكربونات، وقد بدأت الشركات العالمية في تطوير نماذج جديدة تعتمد عليه لتلبية الطلب المتزايد على البدائل النظيفة.

سلاح استراتيجي ضد الوقود الأحفوري

وفي أعقاب الغزو الروسي لأوكرانيا، وجدت دول الاتحاد الأوروبي نفسها أمام ضرورة ملحّة لتقليل الاعتماد على الغاز الروسي، الذي كان يشكل جزءًا كبيرًا من وارداتها الطاقوية.

واستجابة لذلك، أطلقت المفوضية الأوروبية خطة "ريباور إي يو"، والتي تضمنت:

تقليص استهلاك الغاز.
تعزيز مصادر الطاقة المتجددة.
توسيع استخدام الغاز الطبيعي المسال.
التوسع في تركيب المضخات الحرارية، لأنها تعتمد على الكهرباء وليس الغاز.

وفي عام 2022 وحده، تم تركيب 3 ملايين وحدة جديدة من المضخات الحرارية في أوروبا، وتهدف القارة العجوز إلى تركيب 10 ملايين وحدة إضافية بحلول عام 2027، في خطوة كبيرة لتقليل الانبعاثات وتحقيق الاكتفاء الحراري.

وليست المضخات الحرارية مجرد بديل للتدفئة أو التبريد، بل أصبحت جزءًا أساسيًا من التحول العالمي نحو الطاقة النظيفة، ومع تسارع الابتكارات، وتزايد الدعم الحكومي في العديد من الدول، يبدو أن هذه التقنية في طريقها لتصبح العمود الفقري للراحة الحرارية في المستقبل القريب، بعيدًا عن الوقود الأحفوري.