أصبحت الطاقة الحرارية محركًا استراتيجيًا لتحويل المدن والصناعات نحو نماذج أكثر استدامة وكفاءة. إعادة الاستخدام وإدارة الحرارة الذكية، سواء في العمليات الصناعية أو في البيئات الحضرية والسكنية، تعمل على تعزيز المشاريع الرائدة في توفير الطاقة, خفض الانبعاثات والتحول البيئي، ووضع الأساس للاقتصاد الدائري.
في السنوات الأخيرة، ظهرت العديد من المبادرات العامة والخاصة ملتزمون بالحلول المبتكرة تتيح هذه التقنيات الاستفادة القصوى من الطاقة الحرارية، بدءًا من تنفيذ شبكات التدفئة الحضرية التي تعمل بالكتلة الحيوية، وصولًا إلى أنظمة استعادة الحرارة المهدرة في المصانع التي تُوفر التدفئة والماء الساخن لأحياء سكنية بأكملها. يُضاف إلى ذلك التطورات في مواد البناء، التي تستخدم تقنيات سلبية لتنظيم درجة الحرارة الداخلية دون الحاجة إلى أجهزة تكييف الهواء التقليدية.
استعادة الحرارة الصناعية والشبكات الحضرية: قضية ميشلان-ريبي في أراندا دي دويرو
أحد المراجع في إسبانيا هي ميشلان وريبي، اللذان استعادة الطاقة الحرارية المتكاملة تُستخدم مياه الصرف الصحي من مصنع إطارات ميشلان في أراندا دي دويرو في نظام مُصمم لتدفئة منازل المدينة ومستشفياتها ودور رعاية المسنين ومراكزها الرياضية. هذا المشروع، الذي تُديره شركة ريد إندستريال دي أراندا دي دويرو المحدودة، يستعيد ما يصل إلى 40 جيجاوات ساعة من الحرارة سنويًا بفضل الجمع بين مضخات الحرارة العالية والبنية التحتية الحضرية المتقدمة.
حتى الآن، الحرارة الناتجة عن العمليات الصناعية تم تبديد الحرارة عبر أبراج تبريد عالية الاستهلاك للمياه. يستعيد النظام الجديد هذه الحرارة وينقلها إلى البيئة الحضرية عند درجات حرارة تتراوح بين 70 و85 درجة مئوية، محققًا أيضًا توفير كبير في موارد المياه وفي معالجة المياه. ومن أصل 40 جيجاوات ساعة مُستردة سنويًا، سيُسهم 33 جيجاوات ساعة في الاستغناء جزئيًا عن نظام التبريد التقليدي للمحطة.
كما يوجد بالمنشأة أيضًا محطة الطاقة الكهروضوئية بقدرة 3 ميجاوات من خلال 4.200 لوحة و24 عاكسًا، يتم تغذية إنتاجها الكهربائي مباشرة بالمضخات الحرارية.
هذا التآزر بين الحرارة الصناعية والطاقة الشمسية يسمح بنموذج الاستهلاك الذاتي الكهربائي والحراري تأثير بيئي منخفض. عندما يتجاوز إنتاج الطاقة الشمسية الطلب الحراري، يُستهلك الفائض في المصنع نفسه، مما يُقلل من استخدام الكهرباء التقليدية.
النموذج لا يقلل فقط من البصمة الكربونية الحضريةولكنها أيضًا تعزز هوية أراندا دي دويرو كمدينة ملتزمة بالاستدامة، بالإضافة إلى فتح الباب أمام التطبيقات الصناعية المستقبلية في بلديات أخرى إذا كان هناك دعم مؤسسي.
تتضمن فوائد هذا النظام ما يلي:
- الاستدامة للصناعة، من خلال تقليل استهلاك المياه والكهرباء والمواد.
- الابتكار في مجال الطاقة بالنسبة لريبي، والحصول على الحرارة المفيدة من مصادر كانت مهدرة في السابق.
- تحسينات بيئية واجتماعية في المدينة، وخفض الانبعاثات وضمان التدفئة بأسعار معقولة ومستقرة.
هذا المشروع الذي يجمع بين استعادة الحرارة والطاقة الشمسية، هو بالفعل مثال قابل للتكرار للاقتصاد الدائري والتعاون بين القطاعين الصناعي والطاقة.
شبكات التدفئة في قشتالة وليون: الكتلة الحيوية، والتخزين الحراري، والرقمنة
وهناك مبادرة أخرى ذات صلة وهي شبكات التدفئة الحضرية التي تعمل بالكتلة الحيويةمثل تلك الموجودة في جامعة بلد الوليد أو شبكة بلد الوليد أويستي التي تدعمها شركة SOMACYL. توفر هذه البنى التحتية التدفئة والماء الساخن للمباني العامة والسكنية والصناعية.
شبكة جامعة بلد الوليد، التي بدأت العمل في عام 2014، تعمل مع أربع غلايات للكتلة الحيوية بإجمالي قدرة 19.100 كيلو وات من الطاقة الحرارية. المحطة مجهزة بـ تركيب الطاقة الشمسية الكهروضوئية للاستهلاك الذاتي ونظام تخزين حراري حساس بسعة 3.500 متر مكعب، يسمح بتخزين الطاقة المتجددة خلال ساعات الذروة وتسليمها عندما يزداد الطلب.
بالإضافة إلى ذلك، فإن البنية التحتية لديها 12 كيلومترًا من خطوط الأنابيب تحت الأرض الفولاذ المعزول مسبقًا وأنظمة التحكم المتقدمة، وكشف التسربات والإدارة عن بعد عبر الألياف الضوئية، مما يسمح بتكييف التوليد في الوقت الفعلي مع الطلب وتقليل الخسائر الحرارية والكهربائية.
ويمتد المشروع الأحدث في العطاء إلى حي لوس فيفيروس والمرافق البلدية، استبدال الوقود الأحفوري بالكتلة الحيوية محليًا، مما يُقلل من البصمة الكربونية. يستفيد المستخدمون من استقرار أكبر وتكاليف صيانة أقل، دون الحاجة إلى غلايات خاصة بهم.
تمتلك منطقة قشتالة وليون بالفعل 45 كيلومترًا من خطوط الأنابيب و69.000 كيلوواط من الطاقة المتجددة المُركّبة، مما يُوفّر الخدمة لآلاف المنازل وعشرات المباني العامة. وتُعد خطط التوسع طموحة، وتهدف إلى الوصول إلى 239.000 كيلوواط و180 كيلومترًا من الشبكة بحلول عام 2030، من خلال استثمارات كبيرة وتوفير فرص عمل محلية.
كفاءة الطاقة في المباني: إمكانات مواد تغيير الطور (PCMs)
إلى جانب البنية التحتية للشبكة، تتضمن الكفاءة في إدارة الطاقة الحرارية أيضًا التطورات في المواد والحلول المعماريةفي المناطق الدافئة، يتم الترويج للطوب وعناصر البناء التي تتكامل. مواد تغيير الطور (PCM)، قادر على تخزين وإطلاق الحرارة للحفاظ على درجة حرارة داخلية مستقرة دون استهلاك إضافي للطاقة.
تستفيد هذه المواد من عملية الانتقال من الحالة الصلبة إلى السائلة، وبالعكس، لامتصاص الحرارة الزائدة نهارًا وإطلاقها تدريجيًا ليلًا. ويُعدّ تطبيقها مفيدًا بشكل خاص. في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة، مما يسمح بتقليل استخدام تكييف الهواء حتى في المناخات القاسية، مما يؤدي إلى توفير الطاقة بنسبة تصل إلى 50% وانخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بالمبنى.
علاوة على ذلك، يُحسّن استخدام PCM في المنازل والمكاتب من مستوى الراحة، ويمكن أن يُقلّل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمئات الكيلوجرامات لكل منزل سنويًا. يكمن التحدي الذي يواجه انتشاره على نطاق واسع في تحسين التوصيل الحراري، وخفض تكاليف التصنيع، ووضع معايير السلامة، إلا أن الدراسات تُؤكّد فعاليته وربحيته على المدى المتوسط في مختلف المناخات.
هذه الحلول، المستوحاة من الهندسة المعمارية التقليدية ولكن المحسّنة بالتقنيات الحالية، تثبت أن كفاءة الطاقة يمكن تحقيقها أيضًا من تصميم المبنى نفسه من خلال الجمع بين الحكمة البناءة والابتكار والاستدامة.
