أصبح من الشائع بشكل متزايد أن نسمع عن أهمية مصادر الطاقة المتجددة للحد من الأثر البيئي وتحقيق توفير أكبر في الطاقة. في بحثنا عن كفاءة الطاقة، اكتشفنا نظامين يسمحان بالحصول على الطاقة بتكلفة منخفضة وصديقتين للبيئة. نشير إلى الحرارية الجوية والطاقة الحرارية الأرضية، تقنيتان تستخدمان الموارد الطبيعية لتوليد التدفئة والتبريد والماء الساخن للمنزل. وفي حالة الطاقة الحرارية الأرضية، يستخدم النظام ثبات درجة حرارة الأرض لاستخراج الحرارة، بينما تستخدم الطاقة الحرارية الجوية حرارة الهواء الخارجي.
في هذه المقالة، سنخبرك أي من هذه الأنظمة قد يكون الأكثر كفاءة لمنزلك، اعتمادًا على احتياجاتك من الطاقة.
تشغيل المضخات الحرارية الهوائية والطاقة الحرارية الأرضية
يعتمد مبدأ تشغيل كلا النظامين، الحراري الجوي والطاقة الحرارية الأرضية، على تكنولوجيا المضخات الحراريةمما يسمح بتبادل الطاقة بين مصدرين. على سبيل المثال، في الطاقة الحرارية الجوية، يتم هذا التبادل بين الجزء الداخلي من المنزل والهواء الخارجي، بينما في الطاقة الحرارية الأرضية يتم ذلك بين الجزء الداخلي من المنزل وباطن الأرض.
الشيء المثير للاهتمام في تكنولوجيا المضخات الحرارية هو أن النظام يقوم بتبادل الطاقة ضد الطبيعة. خلال فصل الشتاء، تميل الحرارة عادةً إلى الهروب من المنزل إلى الخارج، لكن المضخة الحرارية تعمل على عكس ذلك، حيث تقوم بسحب الحرارة من الخارج وإدخالها إلى الداخل. ويحدث نفس الشيء بشكل عكسي خلال فصل الصيف، حيث تتبدد الحرارة من الداخل إلى الخارج، مما يساهم في تبريد أكثر كفاءة.
لاتخاذ قرار بين تركيب الطاقة الحرارية الجوية أو الطاقة الحرارية الأرضية، من المهم معرفة خصائص ومزايا وعيوب كل نظام.
خصائص واستهلاك الطاقة من الطاقة الحرارية الجوية
تستخدم الطاقة الحرارية الجوية الطاقة الحرارية للهواء الخارجي لتدفئة أو تبريد الجزء الداخلي من المنزل. يمكن أن يكون هذا النظام فعالاً حتى عندما تكون درجة الحرارة الخارجية أقل من 0 درجة، حيث أن المضخة الحرارية الهوائية يمكنها تنفيذ العملية العكسية لالتقاط تلك الطاقة المتوفرة في الهواء.
واحدة من أعظم فوائد الطاقة الحرارية الجوية هو استهلاكها المنخفض للطاقة. وبشكل عام، لكل وحدة من الطاقة الكهربائية المستهلكة، ما يصل إلى أربع وحدات من الطاقة الحراريةمما أدى إلى كفاءة تصل إلى 400%. وهذا يجعله خيارًا جذابًا للغاية من حيث تكلفة الطاقة.
خصائص واستهلاك الطاقة من الطاقة الحرارية الأرضية
La الحرارة الأرضية ويعتمد أيضًا على استخدام المضخات الحرارية، ولكن في هذه الحالة يستفيد النظام من الحرارة المخزنة في باطن الأرض، والتي تتمتع بدرجة حرارة موحدة إلى حد ما على مدار العام. يوفر استقرار درجة الحرارة في التربة أداءً ثابتًا، بغض النظر عن الموسم أو الظروف الجوية الخارجية.
مقابل كل وحدة من الطاقة الكهربائية المستخدمة، يمكن لمنشأة الطاقة الحرارية الأرضية توليد ما يصل إلى ست وحدات من الطاقة الحراريةمما أدى إلى كفاءة 600%. على الرغم من أن أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية أكثر تكلفة وصعوبة في التركيب من أنظمة الطاقة الحرارية الجوية، إلا أنها يمكن أن توفر أداءً أفضل وتوفيرًا للطاقة على المدى الطويل.
الاختلافات بين الطاقة الحرارية الجوية والطاقة الحرارية الأرضية
هناك العديد من الاختلافات بين الطاقة الحرارية الجوية والطاقة الحرارية الأرضية، ونعرض أدناه الأقسام الرئيسية بين كلتا التقنيتين حتى تتمكن من اتخاذ قرار مستنير.
نوع الطاقة
والفرق الأساسي بين النظامين هو أصل الطاقة المتجددة التي يستخدمونها. في حين أن الطاقة الحرارية الجوية تحصل على الطاقة من الهواء، فإن الطاقة الحرارية الأرضية تستخدم حرارة الأرض تحت سطح الأرض. وهذا يخلق فرقًا كبيرًا في الأداء والكفاءة، اعتمادًا على ظروف درجة الحرارة المحلية.
كفاءة
بشكل عام، تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية أكثر كفاءة لأنها تعتمد عليها درجة حرارة باطن الأرض ثابتةمما يضمن أداءً ثابتًا طوال العام.
لا تتأثر كفاءة النظام الحراري الأرضي بالتغيرات في درجة الحرارة الخارجية، في حين أن الطاقة الحرارية الجوية يمكن أن تفقد كفاءتها في درجات الحرارة القصوى (البرد الشديد أو الحرارة الشديدة). في المناخات الأكثر استقرارًا، ستظهر الطاقة الحرارية الجوية أداءً جيدًا، ولكن في المناخات التي يكون فيها البرد أكثر تطرفًا، قد تكون الطاقة الحرارية الأرضية أكثر كفاءة.
من حيث النسبة المئوية، يمكن للطاقة الحرارية الجوية أن تصل إلى كفاءة 400% في حين أن الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن تصل إلى 600%.
تركيب
La تعقيد التثبيت يختلف بشكل كبير بين كلا النظامين. النظام الحراري الهوائي سهل التركيب: فهو يتطلب فقط وحدة خارجية ووحدة داخلية. تركيبه سريع وسهل، مما يجعله في متناول معظم المنازل.
من ناحية أخرى، تتطلب الطاقة الحرارية الأرضية حفرًا عميقًا في الأرض لتركيب مجسات أو مجمعات الطاقة الحرارية الأرضية، مما يجعل تركيبها أكثر تكلفة وتعقيدًا. كما يجب أن تتوفر مساحة كافية أو أرض مناسبة حسب نوع المجمع (أفقي أو رأسي).
الاستثمار والتكاليف
فيما يتعلق بالاستثمار الأولي، تعتبر الطاقة الحرارية الجوية أكثر اقتصادا، لأنها لا تتطلب الحفر أو دراسات باطن الأرض. في المتوسط، تكلفة النظام الحراري الجوي المثبت هي 40% أقل من نظام الطاقة الحرارية الأرضية.
ومع ذلك، على المدى الطويل، تميل الطاقة الحرارية الأرضية إلى أن تكون أكثر كفاءة من حيث استهلاك الطاقة، مما قد يؤدي إلى توفير أكبر في فاتورة الكهرباء على مر السنين.
عوامل إضافية للنظر فيها
المناخ والموقع
يعد المناخ الذي تعيش فيه أمرًا بالغ الأهمية للاختيار بين الطاقة الحرارية الجوية والطاقة الحرارية الأرضية. وفي الأماكن ذات الشتاء المعتدل، يمكن أن تكون الطاقة الحرارية الجوية خيارًا أكثر ربحية لأنها لن تعتمد على التغيرات الشديدة في درجات الحرارة. وفي المناخات الباردة، مثل بلدان الشمال الأوروبي أو المناطق الجبلية، تعد الطاقة الحرارية الأرضية خيارًا أفضل، لأنها تضمن كفاءة ثابتة طوال العام.
المساحة المتوفرة
عامل مهم آخر هو المساحة المتاحة للتثبيت. في حين أن الطاقة الحرارية الجوية لا تتطلب سوى وحدة خارجية صغيرة نسبيًا، فإن الطاقة الحرارية الأرضية تتطلب مساحة أكبر، حيث يجب حفر الآبار أو تركيب المجمعات في مناطق واسعة من باطن الأرض. إذا لم يكن لدى الممتلكات الخاصة بك مساحة كافية لتركيب الطاقة الحرارية الأرضية، فستكون الطاقة الحرارية الجوية هي الخيار الأكثر قابلية للتطبيق.
صيانة
يتطلب كلا النظامين صيانة أساسية، على الرغم من أن الوحدات الحرارية الهوائية، التي تتعرض للخارج، قد تعاني من المزيد من التآكل أو تراكم الأوساخ. تميل المضخات الحرارية الأرضية، التي يتم دفنها، إلى أن تكون أكثر متانة وتتطلب تدخلًا فنيًا أقل.
ومع ذلك، فمن المستحسن إجراء مراجعات دورية على كلا النوعين من النظام لضمان الأداء الأمثل.
تعتبر كلا التقنيتين، الطاقة الحرارية الجوية والطاقة الحرارية الأرضية، أنظمة عالية الكفاءة ويمكن أن توفر مزايا عظيمة من حيث توفير الطاقة والاستدامة. يعتمد القرار بين أحدهما أو الآخر على موقعك الجغرافي والمساحة المتاحة ونوع الاستهلاك السائد في منزلك.