تم تركيب حوالي 24 مليون مضخة حرارية في أوروبا حتى الآن – ولهذا السبب تعمل بشكل جيد في بلدان وظروف مختلفة.
على الرغم من انخفاض المبيعات في العام الماضي، إلا أن المضخات الحرارية لا تزال تغزو أوروبا.
تأخذ هذه الأجهزة الطاقة من الهواء أو الأرض أو الماء وتحولها إلى حرارة أو هواء بارد. ولكن كيف ومتى وأين يعملون بالضبط؟
ونظرًا للحاجة الملحة للتحول في مجال الطاقة، فمن المفهوم أن المناقشات حول الحلول المتجددة الأفضل يمكن أن تحتدم إلى حد ما. ومن المحتمل أن تكون قد واجهته لأول مرة مضخات الحرارة في ضوء إيجابي أو سلبي قبل التعرف على الأساسيات.
المزيد والمزيد من الناس يتقبلون هذه التكنولوجيا. ال 24 مليون مضخة حرارية تم تركيبها الآن في أوروبا لتجنب انبعاثات الغازات الدفيئة بما يعادل إزالة 7.5 مليون سيارة من الطريق.
لذلك، إذا كنت تفكر في أن تصبح مالكًا لمضخة حرارية أيضًا، فإليك بعض الأشياء التي يجب أن تعرفها.
كيف تعمل المضخات الحرارية؟
تعمل مضخات الحرارة الهواء والماء والأرضية عن طريق أخذ الطاقة من هذه المصادر وتحويلها إلى حرارة أو الهواء البارد. وتقوم بذلك ضمن “دورة التبريد” – بمراحلها الأربع المتمثلة في التبخر والضغط والتكثيف والتمدد، حسبما توضح جمعية المضخات الحرارية الأوروبية (EPHA).
بشكل أساسي، يتم استخدام الحرارة المجمعة لتحويل سائل التبريد في المبادل الحراري للمضخة إلى غاز، والذي يتم بعد ذلك تركيزه إلى ضغط مرتفع في الضاغط، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. هناك حاجة إلى طاقة إضافية لتشغيل هذا الجزء من الآلات – من الناحية المثالية من الكهرباء الخضراء، والتي من شأنها أن تجعل العملية برمتها محايدة للكربون.
ثم يمر البخار الساخن عالي الضغط عبر المبادل الحراري الثاني، المعروف باسم المكثف. هذا هو المكان الذي يقوم فيه سائل التبريد بتفريغ الحرارة في نظام التدفئة بالمنزل – سواء كان نظامًا يعتمد على الماء مثل المشعاعات أو التدفئة الأرضية، أو وحدة تكييف الهواء.
يؤدي إطلاق الحرارة إلى إعادة مادة التبريد إلى الحالة السائلة، والتي تمر بعد ذلك عبر جهاز خفض الضغط (صمام التمدد) قبل بدء الدورة من جديد.
يمكن استخدام المضخات الحرارية في المنازل والمكاتب وفي البيئات الصناعية. لديهم فضيلة كونهم فعالين للغاية؛ مقابل كل وحدة طاقة تدخل، يتم إخراج حوالي ثلاث وحدات من الحرارة.
هل تعمل المضخات الحرارية في المناخات الباردة؟
هذه إحدى الأساطير الرئيسية حول المضخات الحرارية. ال الواقع هو أن البلدان الأربعة التي لديها أكبر حصة من المضخات الحرارية – النرويج (60 في المائة من الأسر)، والسويد (43 في المائة)، وفنلندا (41 في المائة)، وإستونيا (34 في المائة) – تواجه بعضاً من أبرد فصول الشتاء في العالم. أوروبا.
وجدت دراسة حديثة أنه يمكن تركيب المضخات الحرارية بنجاح في البلدان التي درجات حرارة الشتاء ونادرا ما تنخفض إلى أقل من -10 درجة مئوية، والتي تغطي معظم أنحاء القارة. وحتى عند اقترابها من -30 درجة مئوية، لا يزال بإمكانها أن تكون أكثر كفاءة من التدفئة الكهربائية.
والسبب هو أنه في درجات الحرارة تحت الصفر التي تجعلنا نرتجف، لا يزال الهواء الخارجي والماء يحتويان على كميات مفيدة من الطاقة. المقياس الرئيسي هنا هو “معامل الأداء” (أو COP) وهو الحرارة التي يمكن إنتاجها لكل وحدة طاقة تدخل.
ستجد معظم المنازل أن مضخاتها الحرارية لديها COP من ثلاثة إلى أربعة في المتوسط السنوي. إنها تصبح أقل كفاءة كلما أصبحت أكثر برودة، لكن الدراسات تظهر أن المضخات الحرارية يمكن أن تحافظ على نفسها بشكل جيد حتى في فترات البرد.
في فنلندا على سبيل المثال، أظهرت الاختبارات المعملية التي أجريت على بعض المضخات الحرارية الرائدة في السوق أن نموذجين لهما COP أعلى من اثنين عند درجة حرارة 20 درجة مئوية تحت الصفر. وعند -30 درجة مئوية، لا تزال COP أعلى من واحد، لذلك لا يزال بإمكانها توفير الحرارة.
وفقًا لآخر، قد تكون المضخات الحرارية الأرضية أفضل في هذه المناخات يذاكر، حيث أن درجات حرارة التربة لا تتغير بشكل كبير بين الفصول (ولا تحتاج المعدات إلى استخدام طاقة إزالة الجليد).
يجمع أحد المشاريع الحائزة على جائزة EPHA في فنلندا بين الطاقة الحرارية الأرضية وتكنولوجيا المضخات الحرارية لإنشاء نظام متحرك يعمل على تشغيل مواقع البناء. عملية “Geolo” في فانتا فعالة حتى -30 درجة مئوية، وقد تم استخدامها للمساعدة في بناء مدرسة ثانوية وسكن.
هل يمكن تركيب المضخات الحرارية في المباني القديمة والقائمة؟
وهناك نحو 20 مليون مضخة حرارية مثبتة في أوروبا، وهو ما من شأنه أن يتجنب انبعاث 54 ميجا طن من ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يعادل تقريباً الانبعاثات السنوية التي تطلقها اليونان.
يرغب العديد من الأشخاص في الانضمام إلى موجة المضخات الحرارية، لكنهم غير متأكدين مما إذا كانت الأجهزة مناسبة لمنازلهم.
أحد المخاوف هو أنهم لن يعملوا في المباني القديمة. لكن EPHA تقول إن المضخات الحرارية مناسبة لأي نوع من المباني، بشرط أن يكون نظام التدفئة أو التبريد الحالي متوافقًا.
بتمويل من الحكومة مشروع في المملكة المتحدة، يمكن تركيبها في المنازل من كل نمط وعصر، بدءًا من المدرجات الوسطى الفيكتورية وحتى نصف النهائي من فترة ما قبل الحرب العالمية الثانية ومجمعات الشقق في الستينيات.
وقال وزير الطاقة والنمو النظيف، اللورد كالانان: “إن المضخات الحرارية التي تعمل بالطاقة النظيفة والمتجددة ستكون أساسية لتدفئة المنازل في المملكة المتحدة في مستقبل صافي الصفر”.
“توضح هذه التجربة أن أنظمة التدفئة منخفضة الكربون هي بديل فعال للمنازل من جميع الأنواع والأعمار. ومع استمرار تحسن التكنولوجيا وانخفاض التكاليف على مدى العقد المقبل، فإنها ستصبح الخيار الواضح وبأسعار معقولة للمستهلكين.
يظهر دير باث في إنجلترا أنه حتى أعظم المباني القديمة يمكن أن توفر مساحة لمضخة حرارية. لكن أكبر حجر عثرة بالنسبة للبريطانيين لا يتمثل في الحصول على إذن التخطيط، بل في التكلفة.
حتى الآن، تم تركيب معظم المضخات الحرارية في المملكة المتحدة في منازل كبيرة تعمل بشبكة خارج الغاز من قبل الأثرياء المتبنين الأوائل، أو مطوري الإسكان، أو الملاك الاجتماعيين، وفقًا لشركة Energy Systems Catapult.
هل تكلفة تشغيل المضخات الحرارية أعلى من تكلفة تشغيل غلايات الغاز؟
ليس هناك شك في أن المضخات الحرارية حاليًا باهظة الثمن بالنسبة لكثير من الناس.
تبلغ تكلفة شراء وتركيب المضخة الحرارية بمصدر الهواء حوالي 10000 جنيه إسترليني (11500 يورو). متوسط التكاليف الأولية أعلى بنحو مرتين إلى أربع مرات من غلايات الغاز.
كما أن سعر الكهرباء أغلى من سعر الغاز – حوالي ثلاثة أضعاف الوحدة في المملكة المتحدة. ولسوء الحظ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تآكل وفورات الكفاءة الناتجة عن وجود مضخة، ولكن ذلك يعتمد على أسعار الطاقة في بلدك – حيث أن هذا مفيد آلة حاسبة كما توضح وكالة الطاقة الدولية (IEA).
وتشير وكالة الطاقة الدولية إلى أن المضخات الحرارية يمكن أن توفر أموال المستهلكين على المدى الطويل، في حين تحميهم من صدمات الأسعار. وصلت مدخرات الأسر إلى حوالي 840 يورو في أوروبا، وفقًا لتوقعات عام 2022 تقرير.
ويضيف: “مع الدعم المناسب للأسر الفقيرة لإدارة التكاليف الأولية، يمكن للمضخات الحرارية أن تعالج بشكل فعال فقر الطاقة”.
وهذا يعتمد على قرارات السياسة الوطنية، بطبيعة الحال، مع مجموعة من عروض الدعم في جميع أنحاء أوروبا.
هل تعمل المضخات الحرارية فقط في المنازل المعزولة جيدًا؟
هناك تكاليف أخرى مرتبطة بوجود مضخة حرارية. نظرًا لأن الماء الساخن الذي ينتجونه يخرج عند درجات حرارة أقل من غلايات الغاز، فإن المشعات الأكبر تعتبر ميزة إضافية.
الزجاج المزدوج وغيرها العزل– ستساعد ميزات التشديد أيضًا منزلك على الاحتفاظ بالمزيد من الحرارة، وكل ذلك يأتي بتكلفة.
ولكن، وفقا لأحد الخبراء، «ليس من الضروري تجديد المنازل على نطاق واسع للسماح بتركيب مضخة حرارية».
ويضيف ماريك ميارا في مدونة العلوم لمعهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (ISE)، أنه كلما انخفض فقدان الحرارة، زادت كفاءة تشغيل المضخة الحرارية. لذا فإن إجراءات التجديد لتقليل الطلب على طاقة التدفئة تبدو منطقية، كما هو الحال مع أي نظام تدفئة آخر.
هل المضخات الحرارية صاخبة؟
المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي لا تصنع الكثير ضوضاء على الاطلاق.
تتكون المضخات الحرارية لمصدر الهواء بشكل عام من وحدة خارجية وداخلية. يحتوي الجزء الأخير عمومًا على مستويات صوت تتراوح بين 18 إلى 30 ديسيبل، وهو ما يعادل حجم صوت الشخص الذي يهمس، وفقًا لـ EHPA.
يبلغ تصنيف معظم الوحدات الخارجية حوالي 60 ديسيبل، وهو ما يمكن مقارنته بالمحادثة العادية أو هطول الأمطار المعتدلة.
يقول جان روزناو: “تذكر أيضًا: في فصل الصيف، عندما تكون بالخارج في الحديقة، لا تعمل المضخات الحرارية عادةً، حيث لا تكون هناك حاجة للتدفئة”. قام مدير مشروع المساعدة التنظيمية (RAP)، وهي منظمة غير حكومية للطاقة النظيفة مقرها في المملكة المتحدة، بتجميع تقرير مفيد خيط من الخرافات الخاطئة حول المضخات الحرارية على X، حيث يمكنك العثور على مزيد من التحقق من الحقائق للمساعدة في اختيارات الطاقة الخاصة بك.
