برزت المضخات الحرارية بوصفها أداة رئيسة في التحول العالمي نحو طاقة نظيفة وموثوقة، كما أنها محورية لمستقبل التدفئة.
ويتزايد استعمال المضخات الحرارية في العديد من الدول، مع ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري في أعقاب غزو أوكرانيا، ومع سعي الحكومات للوصول إلى الحياد الكربوني.
ويستمر الجدل حول مدى جودة أداء هذه الأجهزة عندما تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون درجة التجمد؛ إذ اقترحت بعض التقارير مرارًا وتكرارًا أنه لا يمكنها تقديم كفاءات مفيدة في درجات حرارة منخفضة.
وعلى العكس من ذلك، وجدت دراسة جديدة أن المضخات الحرارية تعادل ضعف كفاءة التدفئة بالوقود الأحفوري، حتى في درجات الحرارة المنخفضة.
يُمكن أن تكون المضخات الحرارية أكثر كفاءة بعدة مرات من التدفئة بالنفط أو الغاز أو الكهرباء، وفقًا للدراسة التي أجرتها جامعة أكسفورد ومشروع المساعدة التنظيمية.
وأشار مؤلفو الدراسة -التي نُشرت في مجلة “جول” (Joule)- إلى أن هذه الأجهزة أظهرت أداءً عاليًا حتى في درجات الحرارة المنخفضة؛ إذ إنها تعمل بكفاءة أعلى مرتين إلى 3 مرات من التسخين بالاحتراق أو تكنولوجيا التسخين بالمقاومة الكهربائية.
وتشمل مصادر الطاقة للتدفئة الأرض أو المياه الجوفية أو الهواء الخارجي.
ويُعد المؤشر الأساسي لكفاءة المضخة الحرارية هو معامل الأداء (COP)، أي نسبة الطاقة المدخلة إلى الحرارة الناتجة؛ وكلما ارتفع معامل الأداء؛ زادت كفاءة المضخة الحرارية.
وتتمتع المضخات الحرارية التي تستعمل المياه الجوفية بأعلى مستوى من معامل الأداء، تليها تلك التي تستعمل المصدر الأرضي ومصدر الهواء.
وبحسب الدراسة، فإن متوسط معامل الأداء من 3 إلى 4 يُعد أمرًا شائعًا في الاستعمالات المنزلية؛ وهذا يعني أنه يجري توليد 3 إلى 4 وحدات حرارية من كل وحدة كهرباء مستعملة.
حلل الباحثون بيانات من 7 دراسات ميدانية لمضخات حرارية هوائية في مناخ معتدل، حيث يكون متوسط درجة الحرارة في شهر يناير/كانون الثاني أعلى من 10 درجات مئوية تحت الصفر.
بين 5 و10 درجات مئوية تحت الصفر، كان معامل الأداء 2.74؛ ما يعني أن المضخات الحرارية تتمتع بكفاءة أعلى بكثير من الوقود الأحفوري وأنظمة التدفئة الكهربائية، وفقًا لمؤلفي الدراسة.
وخلصت الدراسة إلى أن المضخات الحرارية الهوائية -وهي الأسهل في التركيب- مناسبة لدرجات حرارة أقل من درجة التجمد.
كما أظهرت الدراسة كفاءة المضخات الحرارية في المناخ شديد البرودة؛ إذ إنها تعادل ضعف كفاءة أنظمة التدفئة الكهربائية؛ ويمكنها أن تكون خيارًا احتياطيًا للتدفئة.
وأشارت النتائج إلى أنه يُمكن تحقيق معامل الأداء بين 1.5 و2 حتى في درجات حرارة منخفضة للغاية، مثل 30 درجة مئوية تحت الصفر.
أوضح الباحثون أن المضخات الحرارية تستعمل درجات حرارة أرضية ثابتة ومتسقة على مدار العام؛ ما يوفر مستوى عاليا من الكفاءة في الظروف الباردة.
وفي أوروبا، كانت الدول الأكثر برودة تستعملها منذ عقود؛ ففي عام 2021، كان لدى النرويج ما يزيد قليلًا على 60 مضخة حرارية لكل 100 أسرة، تليها السويد وفنلندا، بنحو 45 لكل منهما، وإستونيا بـ35 مضخة حرارية.
وأشار المؤلفون أيضًا إلى أن نحو 80% من الأسر الأوروبية تعيش في دول لا ينخفض فيها متوسط درجات الحرارة في شهر يناير/كانون الثاني عن الصفر.
وأكدوا أن النشر واسع النطاق للمضخات الحرارية الهوائية في جميع أنحاء العالم والذي يُعَد جزءًا من جهود إزالة الكربون، يُمكن أن يكون ناجحًا باستعمال التكنولوجيا الحالية في معظم المناطق التي لديها طلب على التدفئة.
وقد تكون للمضخات الحرارية الأرضية والأنظمة الهوائية الهجينة قيمة كبيرة في المناخ الأكثر برودة.
وقال مدير البرامج الأوروبية في مشروع المساعدة التنظيمية والمؤلف المشارك للدراسة الدكتور جان روزناو: “كانت هناك حملة تنشر معلومات كاذبة حول المضخات الحرارية، بما في ذلك التشكيك في ما إذا كانت تعمل في الطقس البارد”.
وأوضح أنه من السهل جدًا إخافة المواطنين الذين لا يعرفون الكثير عن هذه الأجهزة، من خلال إعطائهم معلومات خاطئة، بحسب ما نقلته صحيفة الغارديان البريطانية.
