ماهي الجدوى الاقتصادية من استخدام المضخات الحرارية في البيئة العربية؟

في دراسة قدمها باحثون من قسم الهندسة الميكانيكية في كلية الهندسة بجامعة شيفيلد في المملكة المتحدة التي تعرض لأول مرة الجدوى الاقتصادية لاستخدام المضخات الحرارية في المناطق الجافة و شديدة الحرارة.

بداية دعونا نتعرف بشكل بسيط عن المضخات الحرارية:

تستخدم  هذه التقنية بختصار لنقل الحرارة من مكان إلى آخر. فمثلا تستخدم لتدفئة المنازل في الشتاء حيث تقوم المضخة بالاستفادة من حرارة باطن الأرض لتسخين سائل في أنابيب يتم غمرها في باطن الأرض موصولة بمبادل حراري داخل المنزل لتدفئته. وعلى العكس تماما تستخدم لتبريد المنازل في الصيف حيث تعمل المضخة بطريقة عكسية حينما تكون درجة حرارة باطن الأرض في الصيف أقل من سطح الأرض وبهذا يتم استغلال هذا الفارق لتبريد السائل في باطن الأرض وتمريره عبر المبادل لتبريد الهواء الساخن في المنزل بعد التحكم بمقدار ضغطه وتدفقه لتحقيق البرودة المطلوبة.

Geothermal Exchange Organization (GEO) ©

إن استخدام أنظمة المضخات الحرارية الأرضية (GSHP) في المناخات الباردة كالمناطق الموجودة في أمريكا الشمالية والدول الإسكندنافية والصين لقي اهتماما كبيرا منذ عقود ونمت هذه الأسواق بشكل كبير جدا مما خفض تكلفة هذه المكونات وأصبحت هناك صناعة محلية. ولكن بالرغم من أن التقنية يمكن استخدامها في المناطق الحارة و الجافة حول العالم لكن لسوء الحظ لم يتم القيام بكثير من الأبحاث لتوضيح الجدوى من استخدام أنظمة GSHP في هذه المناطق الحارة.

فلذلك قام الباحثون لدراسة جدوى استخدام أنظمة التبريد الجيوحراري GSHP لتبريد و التكييف في المناطق الحارة والجافة في المملكة العربية السعودية كون قطاع التكييف والتبريد يحتل جزء كبيرا من اجمالي استهلاك الكهرباء مما يجعل أهمية البحث عن مصادر بديلة أمرا مهما لحل مشكلة الطلب العالي على الكهرباء في هذا القطاع. وهذه من المجالات البحثية الواعدة ليس فقط في السعودية ولكن في الدول العربية الحارة ككل و دول الخليج خاصة.

بينت الدراسة تكلفة الاستثمار الأولية وفترة الإسترداد وتكلفة توفير الطاقة وطول الحلقة الأرضية لأنظمة المضخات الجيوحرارية لتبريد. حيث تراوحت فترة الاسترداد بين  10-20 سنة وحققت معدل كبير في توفير الوقود و انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. و يتوقع كثير من المختصين أن فترة الاسترداد قد تقل في حال تمت فتح الأسواق ودعمها و تشجيع على تصنيع المكونات لهذه المنظومات محليا.

الورقة العلمية  للمطالعة

https://doi.org/10.1177/0957650920976051