يشكل الطقس القاسي تحديًا للمضخات الحرارية

سيناريو آخر مرعب إلى حد ما لفت انتباه لويز. الدورة الانقلابية الأطلسية الزوالية (AMOC) هي نظام من التيارات المحيطية التي تساعد على توزيع المياه الدافئة من جنوب الأرض إلى أقصى الشمال. وهذا له تأثير كبير على الطقس في أمريكا الشمالية وأوروبا، مما يجعل هذه المناطق أكثر دفئًا ورطوبة مما قد تكون عليه. والمشكلة هي أنه مع تغير المناخ العالمي، قد تنهار الدورة AMOC في غضون بضعة عقود فقط. لقد استكشفت دراسات متعددة هذا الاحتمال مؤخرًا، بما في ذلك دراسة نُشرت العام الماضي، والتي أشارت إلى أن انهيار AMOC يمكن أن يبدأ في الظهور في وقت مبكر من عام 2025 – على الرغم من أن هذا التحليل المحدد أشار إلى أنه قد لا يبدأ فعليًا حتى نهاية القرن.

وفي مثل هذا السيناريو، يمكن أن ينخفض ​​متوسط ​​درجة الحرارة في جميع أنحاء أوروبا بما يصل إلى 8 درجات مئوية، وفي أمريكا الشمالية، بما يصل إلى 3 درجات مئوية، وفقا لتحليل أجرته منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية عام 2022. قد لا يبدو هذا كثيرًا، لكنه يعني أن الأيام الأكثر برودة قد تصبح أكثر برودة بشكل ملحوظ.

يؤكد لويز: “سيكون ذلك كبيرًا جدًا”. “سيكون لذلك تأثير.” قد يعني ذلك أن بعض تركيبات المضخات الحرارية المصممة لدرجات حرارة خارجية لا تقل عن -10 درجات مئوية، على سبيل المثال، لم تعد كافية. يقول لويز: “ربما نحتاج إلى التفكير في مضخات حرارية أكبر”. ويضيف أنه إذا انهارت الدورة AMOC بالفعل، فستكون هناك مشاكل أكثر خطورة يجب مواجهتها في بلد مثل المملكة المتحدة، حيث يندر البرد الشديد. من المحتمل أن يؤدي تجميد الأنابيب في الأرض وتصبح الطرق غير سالكة أثناء العواصف الثلجية إلى حدوث صداع أكبر.

بغض النظر عن انهيار AMOC، تجدر الإشارة إلى أنه من المتوقع بشكل عام أن يؤدي تغير المناخ إلى جعل فصول الشتاء أكثر دفئًا، لكن الأيام الأكثر برودة، على سبيل المثال في كاليفورنيا، من المحتمل أن تظل باردة بنفس القدر، كما يقول دنكان كالواي، أستاذ الطاقة والموارد في جامعة كاليفورنيا في بيركلي. ويقول: “ستكون أحداث الحرارة الشديدة أكثر صعوبة”، مشددًا على أن تقنيات التبريد ستكون مطلوبة بشكل كبير. تختلف مضخات الحرارة الهواء إلى الهواء عن العديد من التقنيات المنافسة من حيث أنها يمكن أن توفر التدفئة والتبريد.

من الصعب التنبؤ بالشكل الدقيق الذي سيتخذه تغير المناخ خلال السنوات المقبلة، ولكن الاتجاهات العامة واضحة تمامًا – بما في ذلك التوقعات بأننا سنشهد تقلبًا أكبر وطقسًا أكثر تطرفًا. وقد يكون لهذا تأثير غير مباشر على المضخات الحرارية حيث تبدأ شبكات الكهرباء في الاعتماد أكثر فأكثر على مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

وقد يكون هناك فائض متكرر في الطاقة على الشبكات، على سبيل المثال، خلال فترات قصيرة من الطقس المناسب. يحتاج مشغلو الشبكات إلى الموازنة بين توليد الطاقة والاستهلاك لتجنب انقطاع التيار الكهربائي، لكن المضخات الحرارية يمكن أن تكون في الواقع أداة مفيدة هنا، كما تقول جوانا ماتيو، الأستاذة المساعدة في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة ميشيغان. وتقول: “إذا كان لدينا المزيد من المضخات الحرارية، فسنكون قادرين على القيام بهذه المهمة بشكل أفضل”، موضحة أنه يمكن من حيث المبدأ التحكم في المضخات الحرارية عن بعد لجعلها تستخدم طاقة أكثر قليلاً مما كانت ستستخدمه بطريقة أخرى، الأمر الذي يمكن أن يساعد في تحقيق التوازن شبكة. وقد أنشأت ماثيو وزملاؤها مؤخرًا مشروعًا للقيام بذلك في حوالي 100 منزل في تكساس، على الرغم من أن النتائج لم تُنشر بعد.

وعلى نطاق واسع، يمكن أن يساعد هذا في يوم من الأيام مشغلي الشبكات على إدارة الفوائض، وقد يحصل أصحاب المنازل على مدفوعات أو تخفيضات على فواتير الكهرباء كحافز للمشاركة في مساعي موازنة الأحمال. وقد أجريت بالفعل تجارب من هذا النوع، تركز على أجهزة أخرى مثل الغسالات وخزانات الماء الساخن، على نطاق واسع في المملكة المتحدة وبلدان أخرى. ويشير ماتيو إلى أن أحد العوائق هو وجود مجموعة كبيرة من تكنولوجيا منظمات الحرارة والمضخات الحرارية، وكلها تستخدم برامج مختلفة، كما أن البنية التحتية للتحكم في آلاف المضخات الحرارية عن بعد لم يتم طرحها بعد.

على الرغم من التأثير الذي يمكن أن تحدثه الرياح القاسية أو درجات الحرارة القصوى، فإن تغير المناخ ربما لن يوقف عمل المضخات الحرارية، كما يصر كالاواي، فالأمر يتعلق أكثر بتصميم النظام والاحتمالات التي يخطط لها المرء. لكن الأمر يستحق التفكير في سيناريوهات تغير المناخ الآن، كما يؤكد بانجيري. إن وجود بعض السعة الإضافية أو التقنيات الاحتياطية قد يعني أن نظام التدفئة الخالي من الكربون لن يصبح نظامًا ضعيفًا.