توجد في باطن المدن إمكانات كبيرة لتوليد الطاقة من خلالها مصادر متجددة. وتستفيد هذه الطاقات من البنية التحتية القائمة، مثل أنفاق مترو الأنفاق وخطوط الأنابيب تحت الأرض أو حتى خطى المشاة. أحد الجوانب الرئيسية هو القدرة على الاستفادة من تيارات الهواء أو الحرارة المتبقية من هذه المساحات تحت الأرض. ويتيح لنا هذا النهج تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري والمساهمة في تحقيق قدر أكبر من الاستدامة في المناطق الحضرية.
طاقة الرياح في باطن الأرض
أحد التطبيقات الأولى التي بدأ استكشافها هو توليد طاقة الرياح في أنفاق مترو الأنفاق. وفي المدن، تولد القطارات التي تمر عبر هذه البنى التحتية تيارات هوائية يمكن الاستفادة منها نفق الطاقة لتركيب توربينات الرياح الصغيرة.
يولد مرور القطارات حركة هوائية تعرف باسم "تأثير المكبس"، بمتوسط سرعة يصل إلى 6 كيلومترات في الساعة. ومن خلال توربينات الرياح المصممة لهذه الأماكن الضيقة يمكن إنتاج طاقة الرياح، حيث يتم توليد 1 واط لكل توربينة رياح يتم تركيبها.
ويؤكد فرانسيسكو بوجارين، المدير العام لشركة Tunel Energy، أن تعدد استخدامات المشروع يسمح بتركيب توربينات الرياح على أسطح مختلفة، مثل المصانع أو حتى المدارس.
ولا تُستخدم هذه التيارات فقط لتوليد الكهرباء في أنفاق مترو الأنفاق، بل أيضًا في ممرات المصانع أو المدارس، حيث يتم إنتاج تيارات هوائية ثابتة. توربينات الرياح وحدات ويمكن تعديلها وفقًا لاحتياجات الطاقة لكل موقع. على سبيل المثال، ثلاثة فقط من توربينات الرياح الصغيرة هذه يمكنها تشغيل مصباح LED بقدرة 3 واط.
وبالإضافة إلى تكلفة التركيب المنخفضة والتي تقدر بحوالي ثلاث ساعات، فإن من أهم مميزات هذا النظام هو سهولة صيانته. يسمح النظام المعياري بتوسيع نطاق البنية التحتية وفقًا لمتطلبات الطاقة لكل بيئة.
توليد الطاقة الحرارية تحت الأرض
مصدر متجدد آخر قيد الدراسة هو الاستفادة من الحرارة المتبقية المتولدة في الأنفاق والمحطات ومجاري المياه الجوفية. في أماكن مثل مترو الأنفاق في مدريدويمكن إعادة استخدام الحرارة الناتجة عن المحطات والقطارات لتكييف الهواء في الأماكن القريبة.
في محطات مثل بويرتا ديل سول، باحثون من جامعة البوليتكنيك في مدريد (UPM) وقد قدروا أنه يمكن توليد ما يكفي من الطاقة الحرارية بالحرارة المتبقية لتزويد العديد من المنازل أو حتى المباني العامة. يتم تخزين هذه الحرارة ويمكن استخدامها تسخين المياه المنزلية أو تقليل تكاليف التدفئة في البنى التحتية المجاورة الأخرى.
مدينة لندن هو مثال مبتكر آخر. وفي منطقة إسلنجتون، يتم إعادة استخدام الحرارة المهدرة المتولدة في الأنبوب لإنتاج طاقة حرارية تكفي لتزويد أكثر من 600 منزل ومدرسة عامة بالطاقة. وقد أظهر هذا النهج أن المدن الكبيرة لديها إمكانات كبيرة لتسخير الطاقة المتجددة تحت الأرض بشكل فعال.
بالإضافة إلى لندن، هناك مدن أخرى مثل فيينا y هلسنكي وقد طبقت أنظمة مماثلة للاستفادة من الحرارة الناتجة عن شبكات المترو الخاصة بها، وتمكنت من تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير.
تطبيقات الطاقة الحرارية الأرضية في البيئة الحضرية
La الحرارة الأرضية إنها إحدى التقنيات المتجددة التي يمكن استخدامها في المدن. تأتي هذه الطاقة من الحرارة المخزنة تحت الأرض، وتستخدم بشكل أساسي في البيئات الحضرية تكييف الهواء من خلال المضخات الحرارية.
في مدريد، جمعية مدريد Subterra تعمل على مشاريع مبتكرة تسعى إلى الاستفادة من الحرارة الأرضية ليس فقط في المنازل الخاصة، ولكن أيضًا في البنى التحتية الكبيرة، مثل مركز النقل الشامل من مدريد. سيسمح نظام الطاقة الحرارية الأرضية هذا، والذي يقع بجوار بلازا دي كاستيا، بتكييف مساحات كبيرة مع توفير كبير في الطاقة، بالإضافة إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 70%.
La جامعة البوليتكنيك في فالنسيا وقد أظهرت أيضًا إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية في تكييف المباني الكبيرة. وبهذا المعنى فإن معرض مدريد (IFEMA) نفذت أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية التي تسمح بتوفير كبير في تكاليف الطاقة.
ويوجد مثال آخر في مدينة باريسحيث أصبحت أحياء بأكملها مكيفة بفضل شبكات الطاقة الحرارية الأرضية. ولا يتم تطبيق هذه التقنية على المنازل الفردية فحسب، بل تغطي ما يصل إلى 60% من احتياجات الطاقة في العديد من المناطق في جنوب المدينة.
الابتكارات الحضرية: استخدام الطاقة المتبقية
أصبحت الحرارة المهدرة أيضًا مصدرًا ناشئًا للطاقة في البيئات الحضرية. هذه الحرارة التي
يتم فقده بشكل عام في أنظمة الصرف الصحي أو محطات مترو الأنفاق أو أنفاق المرور، ويمكن إعادة استخدامه للاستخدامات الحرارية في المباني والمكاتب القريبة.
En مدريد، يلتزم المجتمع بالاستفادة من هذه البنى التحتية تحت الأرض للترويج إزالة الكربون وتحسين كفاءة الطاقة. وفقا لجهودكم استراتيجية الطاقة والمناخ والهواء 2023-2030فإن استخدام هذه الطاقات المتبقية سيكون مفتاح القتال ضدها جزيرة الحرارة الذي يؤثر على المدن الكبيرة.
ومن أبرز المبادرات نظام الكبح المتجدد في مترو مدريد، الذي يحول الطاقة الحركية إلى كهرباء، مما يسمح بإعادة استخدامها في المرافق الموجودة تحت الأرض. ويمكن دمج هذه التقنية مع أنظمة تخزين الطاقة لاستخدامها خلال ساعات الذروة.
علاوة على ذلك، مركز موراتالاز الرياضي تستفيد من آبار المياه الجوفية لتوليد الطاقة الحرارية، مما يحقق توفيرًا بنسبة 39% في فاتورة الطاقة للمنشآت الرياضية.
وفي المدن المستدامة بشكل متزايد، مثل هلسنكي أو نيويورك، يتم استخدام الحرارة المهدرة ليس فقط لتكييف الهواء في المنازل، ولكن أيضًا لتقليل كميات كبيرة من انبعاثات الكربون. تثبت هذه المدن الرائدة أن الطاقات المتبقية من باطن الأرض هي جزء أساسي من تحول الطاقة.
الإمكانات الكبيرة ل باطن الأرض الحضرية أصبحت ذات أهمية متزايدة في التحول نحو الطاقة النظيفة. إن الاستفادة من الطاقات المتجددة وغير التقليدية في البنية التحتية تحت الأرض ليست حلاً مبتكرًا فحسب، بل إنها حاجة ملحة للتخفيف من تغير المناخ وتحسين الاستدامة في المدن.