La الطاقة الحرارية الأرضية، المستخرج من باطن الأرض، هو أحد مصادر الطاقة المتجددة الأكثر كفاءة واستدامة والأكثر استخدامًا في جميع أنحاء العالم. يستخدم هذا النوع من الطاقة الحرارة الداخلية للأرض لتوليد التدفئة والتبريد، وفي بعض الحالات، الكهرباء. ومن مزاياها الرئيسية أنها متاحة عمليا في أي مكان، بغض النظر عن الظروف الجوية الخارجية. تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية مفيدة بشكل خاص لتبريد المباني من خلال استخدامها مضخات الحرارة الجوفيةوالتي توفر التدفئة في الشتاء والتبريد في الصيف.
تشغيل منشأة الطاقة الحرارية الأرضية
مبدأ تشغيل منشأة الطاقة الحرارية الأرضية بسيط للغاية. تظل درجة الحرارة في باطن الأرض ثابتة طوال العام، وعادةً ما تكون حوالي 18 درجة على عمق يتراوح بين 100 و150 مترًا. خلال فصل الشتاء، يتم استخراج الحرارة من باطن الأرض ونقلها إلى المبنى من خلال أ مضخة الحرارة الجوفية. وفي الصيف، يتم عكس العملية: حيث يتم نقل الهواء الساخن من المبنى إلى تحت الأرض، مما يساعد على تبريد الجزء الداخلي من المبنى.
ويتميز هذا النظام بكفاءة عالية، لأنه يستفيد من الاستقرار الحراري لباطن الأرض لتقليل استهلاك الطاقة. بالمقارنة مع أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء التقليدية، يمكن لتركيبات الطاقة الحرارية الأرضية توفير ما يصل إلى 70% من تكاليف التدفئة و50% من تكاليف التبريد.
مثال مدريد: مبنى عالي الكفاءة في استخدام الطاقة
من الأمثلة الواضحة على تطبيق هذا النوع من الطاقة مبنى يقع في منطقة تشامارتين بمدريد. يتميز هذا المبنى، الذي تم بناؤه في إدارة التخطيط العمراني البلدية القديمة، به الطاقة الحرارية الأرضية 540 كيلوواط. وبفضل هذا التثبيت، تمكن من تجاوز مبنى آخر في المدينة يستخدم الطاقة الحرارية الأرضية بقوة 430 كيلوواط.
ولتحقيق هذه الكفاءة، 70 ثقوب في باطن الأرض، ويصل إلى أعماق تصل إلى 130 مترًا. وفي هذه الأعماق، تظل درجة الحرارة مستقرة، مما يضمن التشغيل الفعال للنظام على مدار العام. ويسلط المهندس المعماري ألبرتو روبيني الضوء على أن المياه تدور من خلال دائرة مغلقة، مما يحافظ على التبادل الحراري المستمر.
تركيب الطاقة الحرارية الأرضية: التفاصيل الفنية
ال مضخات الحرارة الجوفية هم العنصر الرئيسي في مثل هذا التثبيت. هذه المضخات مسؤولة عن نقل الحرارة من الأرض إلى المبنى وبالعكس. وتعتمد هذه العملية على استخدام السائل الذي يدور عبر نظام من الأنابيب المدفونة على عمق كبير، والمعروفة باسم الدائرة المغلقة. تم تصميم هذه الدائرة لضمان وصول السائل إلى درجة الحرارة المناسبة (حوالي 18 درجة)، مع الاستفادة من الثبات الحراري لباطن الأرض.
في حالة مبنى تشامارتن، توجد المضخة الحرارية في الجزء السفلي من المبنى وتستخدم لتوفير التدفئة في الشتاء والتبريد في الصيف. وبهذه الطريقة، يصبح المبنى واحدًا من أكثر المباني استدامة بفضل ما يحتوي عليه تأثير صفر على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يصل إلى 19 مرة أقل من العقارات التقليدية.
مزايا المنشآت الحرارية الأرضية
- الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: وهذا النوع من الطاقة متجدد بالكامل ولا ينبعث منه غازات دفيئة أثناء تشغيله.
- المدخرات الاقتصادية: إن استهلاك الطاقة في المنشآت الحرارية الأرضية أقل بكثير من استهلاكها في المنشآت التقليدية. وفي حالة مبنى تشامارتين، يبلغ استهلاك الطاقة 15 كيلووات ساعة/م2 فقط مقارنة بـ 248 كيلووات ساعة/م2 للمباني التقليدية.
- حياة طويلة مفيدة: تتمتع مكونات منشآت الطاقة الحرارية الأرضية، وخاصة أنظمة التجميع، بعمر إنتاجي يصل إلى 50 عامًا أو أكثر.
- الاستدامة الشاملة: وقد تم تصميم المبنى مع تدابير أخرى تساهم في استدامته، مثل الواجهات ذات التهوية والمواد ذات القدرة العازلة العالية.
المزيد من الأمثلة على منشآت الطاقة الحرارية الأرضية في مدريد
بالإضافة إلى مبنى تشامارتين، يوجد في مدريد العديد من الأمثلة الرمزية الأخرى التي اختارت الطاقة الحرارية الأرضية لتحقيق كفاءة أكبر في استخدام الطاقة. من بين هذه تبرز مقر BBVA في لاس تابلاس، والتي لديها منشأة للطاقة الحرارية الأرضية قادرة على توليد 122 كيلوواط من الطاقة الحرارية. وكان هذا التثبيت هو المفتاح للمبنى للحصول على شهادة LEED، وهو معيار دولي للمباني المستدامة.
حالة أخرى ملحوظة هي حالة كلية مونكلوا مايور، حيث تم تركيب نظام تكييف الهواء بالطاقة الحرارية الأرضية، والذي أدى، بالإضافة إلى توفير التدفئة وتكييف الهواء، إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير. وبفضل هذا النظام، تم تحقيق كفاءة استخدام الطاقة أعلى بكثير من المباني الجامعية الأخرى.
تأثير الطاقة الحرارية الأرضية على الحد من الانبعاثات
إن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لا يمثل توفيرًا اقتصاديًا فحسب، بل يساهم أيضًا بشكل كبير في تقليل انبعاثات CO2. وفي حالة مدريد، حققت الطاقة الحرارية الأرضية انخفاضاً كبيراً في الانبعاثات الصادرة عن القطاع السكني. وفقًا للبيانات الصادرة عن المكتب الحكومي لتغير المناخ، فإن القطاع السكني في إسبانيا مسؤول عن 9٪ من انبعاثات الغازات الدفيئة.
والتزمت إسبانيا بخفض الانبعاثات بنسبة 30% بحلول عام 2030 مقارنة بمستويات عام 2005، وذلك تماشيا مع اتفاقية باريس. يعد استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في المباني السكنية أحد أكثر الطرق فعالية لتحقيق هذا الهدف.
باختصار، يتم تقديم الطاقة الحرارية الأرضية كحل فعال ومستدام وقابل للتطبيق اقتصاديًا لتكييف هواء المباني. وسواء كان ذلك في المنازل الصغيرة أو المباني الكبيرة، كما هو الحال في مدريد، فإن هذه التكنولوجيا لديها إمكانات هائلة للمساهمة في إزالة الكربون من القطاع السكني وتحسين نوعية حياة شاغلي المباني.