قام بحث جديد من النمسا بمقارنة تقنيات توليد الحرارة الصناعية المختلفة، ووجد أن المضخات الحرارية التي تعمل بطاقة الرياح أو الطاقة الشمسية هي الحل الأرخص والأكثر صداقة للبيئة.
الصورة: جامعة يوهانس كيبلر لينز، الإنتاج والاستهلاك المستدامان. سي سي بي 4.0
اقترح فريق بحثي في جامعة يوهانس كيبلر لينز في النمسا أن يقوم صناع السياسات بدعم المشاريع الصناعية التي تستخدم المضخات الحرارية لتوليد البخار بتعريفة تبلغ 3 يورو (3.2 دولار) لكل جيجاجول. وهذا نتيجة لتحليل تسعير التأثير البيئي لتقنيات البخار المختلفة، والذي وجد أن المضخات الحرارية التي تعمل بالطاقة المتجددة هي الأقل تكلفة. وذكر الباحثون: "مع الأخذ في الاعتبار 43.20 تيراجول (TJ) المنتجة على مدار عمر المصنع، يمكن دفع إعانة قدرها 129,600 يورو".
على الرغم من أن البحث ركز على طاقة الرياح كمصدر متجدد للكهرباء، قال المؤلف المشارك لوكاس زيلرباور مجلة الكهروضوئية أن استخدام الطاقة الشمسية يجب أن يؤدي إلى نتائج مشابهة جدًا. وقال: "إن الطاقة الكهروضوئية بشكل عام لها تأثير أكبر على احتمالات الاحتباس الحراري من طاقة الرياح، ولكنها بالطبع لا تزال أقل بكثير من ناقلات الطاقة الأحفورية". "تُظهر الطاقة الكهروضوئية سعرًا ظليًا يبلغ 1.46 يورو (1.58 دولارًا)، لذا فهو تقريبًا نفس سعر طاقة الرياح."
في ورقة بعنوان "تقييم دورة الحياة والتكلفة الظلية للبخار الناتج عن مضخة حرارية ذات درجة حرارة عالية ذات حجم صناعي"، نُشرت في الإنتاج والاستهلاك المستداموأوضح العلماء أنهم استخدموا تقييمات دورة الحياة (LCA) لمقارنة تقنيات توليد البخار المختلفة المستخدمة على نطاق صناعي، بما في ذلك المضخات الحرارية ذات درجة الحرارة العالية (HTHPs). تشمل تقنيات صنع البخار الأخرى عمليات الغاز الحيوي البخاري، وعمليات الكتلة الحيوية الصلبة، وعمليات أخرى تعتمد على الغاز الطبيعي وزيت الوقود الخفيف.
نظر الباحثون في سيناريوهين مختلفين، أحدهما يتم فيه إنتاج البخار بضغط 2 بار والآخر بضغط 5 بار. وفي كلا السيناريوهين، أخذوا في الاعتبار استخدام طاقة الرياح أو شبكة الكهرباء.
وأوضحت المجموعة البحثية أن "المشكلة في أساليب تقييم دورة الحياة هي أنها تتكون عادةً من أكثر من عشر فئات للأضرار، وبالتالي نتائج مختلفة تتعامل مع مناطق مختلفة، ومن الصعب العثور على عوامل ترجيح بين هذه النتائج المختلفة جدًا". "ومع ذلك، اقترح الخبراء استخدام القيم النقدية في وقت مبكر. أحد هذه الأساليب هو سعر الظل، الذي يقوم على فكرة مفادها أنه في النهاية يتعين على الحكومة، التي تمثل شعبها، "إصلاح" الأضرار البيئية، وبالتالي فهي مهتمة بتخفيف هذه التكاليف.
وليس من المستغرب أن يجد الأكاديميون أن الجمع بين المضخات الحرارية وطاقة الرياح له أقل تكلفة تبلغ 1.44 يورو لكل جيجاجول في سيناريو 2 بار، و2.24 يورو في حالة 5 بار. أدى تغيير طاقة الرياح إلى مزيج الشبكة الإسبانية إلى أسعار LCA بقيمة 3.83 يورو و6.23 يورو على التوالي. وبالمقارنة، فإن استخدام الكتلة الحيوية الصلبة في العملية البخارية كان له سعر بيئي قدره 17.2 يورو لكل جيجاجول، وتكلفة زيت الوقود الخفيف 9.81 يورو.
الصورة: جامعة يوهانس كيبلر لينز، الإنتاج والاستهلاك المستدامان. سي سي بي 4.0
ومن خلال النظر بشكل أكثر تعمقًا في التأثيرات البيئية للطرق المختلفة، وجد البحث أفضل السيناريوهات لتقليل انبعاثات الدفيئة بنسبة 98%. ومع ذلك، أظهرت التدابير البيئية الأخرى نتائج أكثر تباينا، حيث، على سبيل المثال، تقلبت النتائج المتعلقة بالسمية بين المضخات الحرارية والمقاييس المرجعية.
وشدد الباحثون على أن "الاكتشاف غير المتوقع هو أن سائل العمل وتسربه لم يكن لهما مساهمة كبيرة في احتمالات الاحتباس الحراري، ولكنه كان المسؤول الوحيد تقريبًا عن احتمال استنفاد الأوزون". لقد افترضوا استخدام R134a باعتباره سائل العمل، لأنه الوحيد الذي يحتوي على معلومات متاحة في الأدبيات الأكاديمية لـ LCA.
تم تصميم HTHP الذي تم فحصه في هذه الدراسة للتنفيذ في خط التخليل في مصنع للصلب في إسبانيا. تبلغ طاقته الحرارية الاسمية 250 كيلووات، ويشتمل على خزان فلاش مصمم خصيصًا لتوليد البخار، بالإضافة إلى مضخة تدوير.
"على الرغم من أن المضخة الحرارية المولدة للبخار التي تم تناولها في هذه الدراسة قد تم تصميمها ليتم تنفيذها في خط التشطيب لمصنع الصلب، إلا أن نتائج هذه الدراسة يمكن تطبيقها على العديد من القطاعات الصناعية الأخرى، حيث يعتبر البخار ناقلًا حراريًا عالميًا للعديد من الصناعات الصناعية. وأوضح الأكاديميون. "يمكن استخدام هذه المضخة الحرارية في أي عملية أخرى تتطلب بخارًا منخفض الضغط يصل إلى 5 بار."
هذا المحتوى محمي بموجب حقوق الطبع والنشر ولا يجوز إعادة استخدامه. إذا كنت ترغب في التعاون معنا وترغب في إعادة استخدام بعض المحتوى الخاص بنا، فيرجى الاتصال بـ: Editors@pv-magazine.com.
مصدر من مجلة الكهروضوئية
إخلاء المسؤولية: يتم توفير المعلومات المذكورة أعلاه بواسطة pv-magazine.com بشكل مستقل عن Alibaba.com. لا تقدم Alibaba.com أي تعهدات أو ضمانات فيما يتعلق بجودة وموثوقية البائع والمنتجات.
