لتقليل الطاقة وحماية المناخ.. تطوير في تقنية مكيفات الهواء
٣ أغسطس ٢٠٢٣
في ظل الاستخدام الشائع لمكيفات الهواء بهدف مواجهة الاحترار المناخي، تسعى الجهات المعنية للبحث عن حلول من ضمنها جعل هذه الأجهزة أقل استهلاكاً للكهرباء والاستغناء عن غازات التبريد الضارة جداً بالبيئة.
إعلان
تخسين الابتكار في مكيفات الهواء يتم حاليا على ثلاث جبهات، أبرزها يتعلق بالحاجات على صعيد الطاقة الخاصة لتشغيل المكيفات. ويجري العمل على إدخال تطويرات في تقنية المكيفات، خاصة تكنولوجيا "العاكس" ("إنفرتر").
وتتيح هذه التقنية تتيح تعديل سرعة محرّك المكيّف، وقد ساهمت أصلاً في تخفيض متوسط استهلاك الكهرباء لمكيفات الهواء بمقدار النصف منذ العام 1990، بحسب وزارة الطاقة الأمريكية.
ومن بين الميزات الجديدة الأخرى التي يجري العمل عليها، ما يُسمّى بنظام التهوية عند الطلب الذي يستخدم أجهزة استشعار لتحديد عدد الأشخاص في المبنى وضبط تدفقات الهواء استناداً إلى ذلك.
يتمثل التحدي الثاني للقطاع في إيجاد بدائل لغازات التبريد التي لا تزال معظم مكيفات الهواء المُقدّر عددها بنحو ملياري مكيّف في العالم بحسب وكالة الطاقة الدولية، مُجهَّزَة بها. ومع أنّ هذه الغازات موجودة داخل الأجهزة، لكن يمكن أن تتسرّب في حال كان مكيّف الهواء مكسوراً.
وعلى مدى عقود، كانت مكيفات الهواء تستخدم بشكل حصري تقريباً غازات الكلوروفلوروكربون أو الهيدروكلوروفلوروكربون التي تؤثر على مسألة الاحترار العالمي اكثر بعشرة آلاف مرة من ثاني أكسيد الكربون، وحُظر هذان الغازان لاحقا.
وبدأت المواقع الصناعية تعتمد على غازات أخرى كالأمونيا الذي لا يؤثر على الاحترار المناخي، والهيدروكربونات وتحديداً البروبان الذي يتسبب بانبعاثات أقل من تلك الناجمة عن غاز الميثان.
ويقول أنكيت كالانكي من معهد روكي ماونتن "بدأ في بعض البلدان استخدام البروبان" في مكيفات الهواء الفردية. لكن بما أنّ هذا الغاز قابل للاشتعال على عكس مركبات الكربون الهيدروفلورية، إنّ الكميات الصالحة للاستخدام محدودة بموجب القوانين فيما ينبغي اتخاذ تدابير سلامة إضافية.
من جهة ثانية، تعمل شركة "باسكال" الصغيرة التي تم إنشاؤها هذا العام في كامبريدج (ماساتشوستس)، على ابتكار آلية تركّز على مواد تبريد لا تخرج مطلقاً من الأجهزة، ما يحدّ تالياً من أي انبعاثات.
كما تعمل شركات أخرى على ابتكار مكيفات هواء تعمل من دون ضغط، وهي تقنية تستهلك كميات كبيرة من الطاقة ولم تطلها تغييرات كثيرة منذ اختراعها سنة 1902.
وتتمثل هذه التقنية في جعل الضغط على مادة التبريد متفاوتاً في حلقة مغلقة، مما يتيح للمكيّف سحب الهواء الساخن من الغرفة.
وابتكر باحثون من جامعة سنغافورة الوطنية وفريق من معهد "ويس" التابع لجامعة هارفارد في الولايات المتحدة مكيفات تستخدم الماء لتبريد الهواء.
وتستخدم شركة "بلو فرونتير" الناشئة التي استثمر فيها بيل غايتس، محلولاً ملحياً يلتقط رطوبة الهواء ثم يبرده مرة أخرى عن طريق ملامسته للماء.
ويتيح هذا الحل أيضاً إمكانية تخزين الطاقة التي يمكن استخدامها في أي وقت، "لذلك لا داعٍي للقلق من توفر التيار الكهربائي في فترات الاستهلاك الكبير، بحسب المدير العام لشركة "بلو فرونتير" دانيال بيتس.
إ.ع/ ع.أ.ج (أ ف ب)
أفكار معمارية صديقة للبيئة لمواجهة الحرارة
ترتفع درجات الحرارة في العالم، حيث يؤدي تغير المناخ إلى ارتفاع درجات الحرارة بشكل متزايد كل عام. ولكن هل يمكن للتصميم والهندسة المعمارية مساعدة الناس على التخفيف من حدة الحرارة المرتفعة ومحاربة مسببات الاحتباس الحراري؟
صورة من: picture alliance/DUMONT Bildarchiv
مكيف الهواء هو المشكلة، وليس الحل
بالطبع لا شيء يضاهي متعة المشي في غرفة مكيفة الهواء بعد قضاء عدة ساعات في الحر. لكن الوكالة الدولية للطاقة (IEA) حددت استخدام مكيف الهواء كأحد المسببات الرئيسية لتزايد الطلب على الكهرباء، بما يعادل 10 في المائة من إجمالي استهلاك الكهرباء في العالم. وإذ ينطوي إنتاج كل تلك الطاقة الكهربائية بطريقة أو بأخرى على حرق الوقود الأحفوري.
صورة من: picture-alliance
"خطة غيديس" في تل أبيب
قبل تأسيس دولة إسرائيل في عام 1948، تمت استشارة المخطط الحضري الاسكتلندي باتريك غيديس عام 1925 حول إمكانية وضع تصميم لمدينة تل أبيب يواجه آثار المناخ الصحراوي السائد إلى أدنى حد، حيث بنيت طرقها على شبكات لتوجيه نسيم البحر من البحر المتوسط إلى المدينة. وحتى يومنا هذا، يستفيد وسط هذه المدينة المليونية بشكل كبير من هذا التصميم.
صورة من: JACK GUEZ/AFP/Getty Images
باوهاوس: التصميم الألماني الرائع
استفادت المباني في تل أبيب أيضاً من مدرسة باوهاوس الألمانية للهندسة المعمارية والتصميم، والتي تشدد على كل من البراغماتية والجماليات. على سبيل المثال، أثبت ميل باوهاوس للأسقف المسطحة أنه مفيد أيضاً لعكس حرارة الشمس. ومع ظهور تكنولوجيا جديدة مثل ظهور الألواح الشمسية مع مرور الوقت، ظلت الأسقف المسطحة تحظى بشعبية في المراكز الحضرية في المناطق الحارة.
صورة من: DW/I. Rottscheidt
ساحات خضراء في برشلونة
إذا كانت الساحات توفر هواء أكثر برودة، فإن مدناً مثل باريس وبرشلونة قد اختارت طريقها الصحيح. بإنشاء المجمعات السكنية حول الأفنية العملاقة، حيث لا يستفيد السكان فقط من مناخ أكثر برودة، بل وأيضاً من العيش في محيط جميل. في الآونة الأخيرة، بدأت المدينة تغيير الطريقة التي توجه بها حركة المرور حول أكثر من 500 مبنى في محاولة للحد من انبعاثات الكربون.
صورة من: picture-alliance/DUMONT Bildarchiv/F. Heuer
الحماية من الفيضانات والحرارة
عرف سكان المناطق الساحلية المنخفضة منذ فترة طويلة أن بناء المنازل المرتفعة يوفر الحماية من الفيضانات، التي تعد من الآثار الجانبية المتفاقمة للاحتباس الحراري. كما تساعد هذه الطريقة في البناء على تبريد المنازل من الأسفل.
صورة من: Reuters/S. Nesius
بناء مدن مقاومة لتغير المناخ
يرتبط العدد المتزايد من الكوارث الطبيعية ارتباطاً مباشراً بتغير المناخ. عندما ضرب إعصار "هارفي" هيوستن بالولايات المتحدة في عام 2017، استفادت المدينة من التصميم الذكي لمنتزه "بوفالو بايو" الذي تبلغ مساحته 64 هكتاراً، والذي كان بمثابة سهل تحمل العبء الأكبر من الفيضان. مما حمى الحديقة التي لم تشهد أضراراً بالغة.
صورة من: Photo by Jim Olive, courtesy of Buffalo Bayou Partnership
مكافحة تغير المناخ والحرارة في الشرق الأوسط
في هذه الأيام، هناك مدن تنشأ بين عشية وضحاها في الشرق الأوسط، مما يوفر فرصاً جديدة لمعالجة آثار تغير المناخ منذ البداية. إلى جوار مطار أبو ظبي، هناك مدينة كاملة في الضواحي بنيت وصممت لتعمل بالطاقة المتجددة دون انبعاثات. قد تكون مدينة "مصدر" مدينة مثالية اليوم، لكنها قد تقدم في نفس الوقت مخططات لمشاريع مستقبلية مماثلة.
صورة من: Masdar
تصميم قديم من عمان
تصل درجة حرارة الشارع في حي مدينة "مصدر" بأبوظبي إلى 20 درجة مئوية، أي أنها أكثر برودة من الحرارة في الصحراء التي تحيط بها، حيث يعمل برج الرياح على تبريد الهواء من السماء ويدفعه إلى الأسفل لتشكيل نسيم بارد. غير أن هذه الفكرة قد أخذت من مدينة مسقط القديمة بسلطنة عمان، حيث صُممت المباني الطويلة لتوجيه الرياح إلى الشوارع الضيقة بطريقة مماثلة.
صورة من: picture alliance/DUMONT Bildarchiv
البماني القديمة
في حين أن المباني القديمة ساحرة، غير أنها غالباً قد بنيت بطريقة تزيد من آثار درجات الحرارة العالية إلى الحد الأقصى، مما يساهم عن غير قصد في ظاهرة الاحتباس الحراري. تضغط بعض الدول مثل المملكة المتحدة على تحديث هذه المنازل مع عزل محسّن في محاولة لخفض انبعاثات الغازات الدفيئة بنسبة 80 في المائة.
صورة من: Imago/Future Image
الإسمنت: مرحبا أو وداعاً؟
لتلبية احتياجات المناخ في المستقبل، يتعين على الناس تبني مواد بناء جديدة. قبل كل شيء، هناك دعوة لوقف الاستخدام الكبير للخرسانة أو الباطون والكربون الذي يطلقه. غير أن المباني الخرسانية الضخمة وخاصة الهياكل العملاقة التي تعود إلى ستينيات القرن الماضي، تعتبر أيضاً عوازل حرارية كبيرة. ببساطة: توقف عن استخدام الخرسانة، ولكن استفد إلى أقصى حد من الهياكل الخرسانية.
صورة من: DW/K. Langer
بيت المستقبل
إذا كنت ستقوم ببناء منزل في المستقبل القريب، فكر في ما يدعى "المنزل السلبي" (Passive house). يتضمن هذا التصميم ميزات تقلل الأثر السلبي على البيئة. فكر في نوافذ أصغر، أو مساحة للألواح الشمسية أو حدائق على السطح، حيث تتغذى النباتات من الأمطار المتساقطة وتعوض تغذيتها انبعاثات الكربون. سيرتان ساندرسن/ ريم ضوا.