التدفئة بين الحاضر والمستقبل

التدفئة بين الحاضر و المستقبل

لقد لعب الوقود الاحفوري بكل أشكاله دورا هاما في تقدم البشرية، فمنذ أن اكتشف الانسان الفحم الحجري مرورا باكتشاف النفط، و حرقه بشكل مباشر لإنتاج الحرارة، و قبله كان الفحم الحجري المشغل الرئيس للمحركات البخارية. وحرقه المباشر لأغراض التدفئة، و بعدها تطور الانسان لحرقه لتسخين الماء و تشغيل التوربينات البخارية و هكذا بدأت قصة النهضة الصناعية. وبدأ تأثيرها على الوضع المادي للناس وحاجتهم إلى الراحة والسكون، مما زاد الطلب على حب الشعور الدائم بالدفيء.

استطاع الانسان في مرحلة ما من تطوير ما عرف في ما بعد بتقطير النفط. التقطير هي من أقدم الوسائل طرق معالجة المادة التي عرفها الانسان و منذ تقطريه للنفط حصل هناك ثورة جديدة في عالم الكيمياء، فنتج عن ذلك البنزين و الديزل و الكيروسين و مواد أخرى. واكتشاف الغاز الطبيعي أعطى دفقا قويا في مجال توليد الطاقة الحرارية الأكثر كفاءة و الأنظف للبيئة من الديزل و الكيروسين. لكن هناك مشكلة تواجهنا الان، مشكلة لطالما اغمض العالم عينه عنها، الا وهي مشكلة المخزون العالمي من النفط و الغاز، فاستهلاك هاتان المادتان بشكل دائما ينقص من وجودهما بالطبيعة إلى يوم الوصول إلى نفادهما بالكامل. هذه المشكلة بحد ذاتها تشكل رعب للساسة، و لأصحاب المال و الصناعة، فهي محرك لهم و لصناعتهم. لذلك بدأت الدول بوضع برامج وخطط لمرحلة ما بعد النفط، فنرى هناك خطة الدولة كذا لعالم2030 والدولة كذا لعام 2050 وهكذا. لقد نجم عن هذه الخطط و برامج الدعم الحكومية المختلفة مصادر طاقة بديلة. لقد طور العلماء على مر سنين عديدة أشباه الموصلات، فوصلنا اليوم إلى ما هي عليه الخلايا الشمسية، و طوروا توربينات عديدة ووصلنا إلى الطاقة المائية مثلما هي في العديد من السدود و الأنهار.

المضخة الحرارية هي اله ثورية لتوليد الحرارة ليس من العدم بالتأكيد لكن من خلال سحب الحرارة الكامنة في الخارج مثلا و نقلها إلى داخل المنزل بمبدأ عمل خلافا للثلاجة مثلا. بمبدأ عمل بسيط أشرحه لكم بعدة كلمات: هل فتحت يوما ولاعة السجائر الغازية على اصبعك و بدون اشعال النار؟ ماذا تلاحظ؟ شعور اصبعك بالبرودة ناجم عن سحب كمية من الحرارة الكامنة في اصبعك لكي يتبخر الغاز المسال في الولاعة. لو قلبنا مبدأ العمل هذا لعرفنا مبدأ عمل المضخة الحرارية. لكن مهلا! المضخة الحرارية تحتاج لطاقة ميكانيكية، و هي مصدرها طبعا الكهرباء. كفاءة المضخة الحرارية عالية فهي تستغل الكهرباء لنسبة قريبة لل100%. لكن لاستخدامها الكفؤ في المنزل تحتاج لعزل جيد في بيتك. و هو الشيء الذي نفتقده بمنطقتنا العربية للأسف.

في المانيا و دول صناعية أخرى يتم إيصال الماء الساخن للبيوت من خلال محطات حرارية مركبة. تعمل هذه المحطات على توليد الكهرباء من الغاز مثلا و يتم استغلال الحرارة المفقودة في هذه المحطات لتسخين المياه و توصيلها للمنازل في المنطقة المحيطة للمحطة على شكل ماء ساخن. في الدنمارك اصبح ممنوع استخدام التدفئة المركزية على الغاز أو الديزل من بداية عام 2013، فالتدفئة المركزية هناك أصبحت تستمد حرارتها من المحطات الحرارية المركبة في كل مدينة. و دول عديدة اتبعت هذه السياسة. فهذه طاقة حرارية مدفوعة الثمن و رخيصة كذلك. و الأفضل استغلالها للتدفئة بدلا من اهدارها.

في أيسلندا يتم تدفئة المنازل من الحرارة الجوفية مثلا. و هي رخيصة جدا هناك.

نستطيع تدفئة المنازل لدينا في منطقتنا بواسطة الكهرباء لو امتلكنا خلايا شمسية أو توربينات رياح. باستخدام المكيفات أو التقنية الجديدة التي تعتمد على الأشعة تحت الحراء وبكفاءة عالية و بدون ضياعات كبيرة بالطاقة كما تضيع في المدفأة العاملة بالكيروسين أو الغاز. لكن حتى هذه التقنية متاحة بالنهار فقط و عند غروب الشمس نفتقدها الا اذا امتلكنا أنظمة تخزين طاقة كهربائية عالية السعة. نستطيع تدفئة منازلنا بواسطة الواح الطاقة الشمسية المفرغة أو الالواح التقليدية، و هذه التقنية جيدة و مثيرة للاهتمام لكن نحتاج هنا لمضخة حرارية أو لنظام إضافي مساعد.

لقد استخدم الانسان القديم الحطب للتدفئة و ما زلنا إلى يومنا هذه نعتبره الأفضل للتدفئة و هو أصبح رمزا للرفاهية كذلك. احتراق الخشب ينجم عنه ثاني أكسيد كربون لا يؤثر على البيئة و لا يخل بالتوازن البيئي فحسب دورة الحياة الطبيعية و دورة ثاني أكسيد الكربون في الطبيعة كما في الصورة المرفقة:

قامت شركة Google بتدفئة مقراتها باستخدام فكرة طريفة بالتدفئة و هي تدفئة المكاتب من خلال الحرارة الناجمة عن خوادم أو سيرفرات محرك البحث لديها. استغلال كل ما يعطي حرارة بتكاليف قليلة و بشكل مستدام هو غرضنا دائما.

فكرة أخرى لاستدامة استخدام الطاقة المتجددة للتدفئة و بشكل دائم و ليس فقط بالنهار. الفكرة تعتمد على الطاقة الكهربائية الزائدة عن حاجتنا في النهار، باستغلال هذه الطاقة في معالجة كيميائية أسميتها أنا تحلل الميثان أو بالانجليزية methanation

هذه التقنية تعمل على استغلال الطاقة الزائدة عن حاجتنا لصنع ميثان صناعي و استغلاله في وقت حاجتنا للطاقة بحرقة كغاز ميثان أو غاز طبيعي. لكن مازالت هذه التقنية تحت التجربة.

الأنظمة المركبة هي الأنسب من كل النواحي، كانت اقتصادية أو بيئية. فعمل نظام يعمل بطاقة الحرارة الشمسية و خلايا كهربائية أو مضخة حرارية له أثر كبير على التدفئة.