الطقس المتطرف يشكل تحديًا للمضخات الحرارية

ولقد لفت انتباه لويس سيناريو آخر مرعب إلى حد ما. ذلك أن الدورة الانقلابية الأطلسية الزوالية (AMOC) هي نظام من التيارات المحيطية يساعد في توزيع المياه الدافئة من أطراف الأرض الجنوبية إلى الشمال. ويخلف هذا النظام تأثيراً كبيراً على الطقس في أميركا الشمالية وأوروبا، حيث يعمل على إبقاء هذه المناطق أكثر دفئاً ورطوبة مما كانت لتكون عليه لولا ذلك. والمشكلة هنا هي أن الدورة الانقلابية الأطلسية الزوالية قد تنهار في غضون بضعة عقود فقط مع تغير المناخ العالمي. وقد استكشفت دراسات عديدة هذا الاحتمال مؤخراً، بما في ذلك دراسة نشرت العام الماضي، والتي أشارت إلى أن انهيار الدورة الانقلابية الأطلسية الزوالية قد يبدأ في الظهور في وقت مبكر من عام 2025 ــ ولو أن هذا التحليل بعينه أشار إلى أنه قد لا يبدأ في الواقع قبل نهاية القرن.

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

ويؤكد لوز أن “هذا سيكون كبيراً للغاية، وسوف يكون له تأثير كبير”. وقد يعني هذا أن بعض تركيبات المضخات الحرارية المصممة لدرجات حرارة خارجية دنيا تبلغ -10 درجات مئوية لم تعد كافية. ويقول لوز: “قد نحتاج إلى التفكير في مضخات حرارية أكبر”. لكنه يضيف أنه إذا انهار AMOC حقاً، فسوف تكون هناك مشاكل أكثر خطورة في بلد مثل المملكة المتحدة، حيث البرد القارس نادر. ومن المرجح أن يؤدي تجمد الأنابيب في الأرض وانسداد الطرق أثناء العواصف الثلجية إلى صداع أكبر.

وبغض النظر عن انهيار الدورة المدارية الأطلسية، فمن الجدير بالذكر أن من المتوقع عموماً أن يؤدي تغير المناخ إلى ارتفاع درجات حرارة الشتاء ــ ولكن الأيام الأكثر برودة، على سبيل المثال في كاليفورنيا، ربما تظل باردة بنفس القدر، كما يقول دنكان كالواي، أستاذ الطاقة والموارد في جامعة كاليفورنيا في بيركلي. ويزعم كالواي أن “أحداث الحرارة الشديدة سوف تكون أكثر تحدياً”، مؤكداً أن تقنيات التبريد سوف تكون في طلب كبير. وتختلف مضخات الحرارة الهوائية عن العديد من التقنيات المنافسة في قدرتها على توفير التدفئة والتبريد.

من الصعب التنبؤ بالشكل الدقيق الذي قد يتخذه تغير المناخ على مدى السنوات القادمة، ولكن الاتجاهات العامة واضحة تمامًا – بما في ذلك التوقعات بأننا سنشهد تقلبات أكبر وطقسًا أكثر تطرفًا. وقد يكون لهذا تأثير غير مباشر على مضخات الحرارة مع بدء شبكات الكهرباء في الاعتماد بشكل متزايد على مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

قد تكون هناك فوائض أكثر تواترا من الطاقة على الشبكات، على سبيل المثال، خلال فترات قصيرة من الطقس المواتي. يحتاج مشغلو الشبكة إلى موازنة توليد الطاقة مع الاستهلاك من أجل تجنب انقطاع التيار الكهربائي، ولكن المضخات الحرارية قد تكون في الواقع أداة مفيدة هنا، كما تقول جوهانا ماثيو، الأستاذة المساعدة في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة ميشيغان. تقول: “إذا كان لدينا المزيد من المضخات الحرارية، فسنكون قادرين على القيام بهذه المهمة بشكل أفضل”، موضحة أن المضخات الحرارية يمكن التحكم فيها عن بعد من حيث المبدأ لجعلها تستخدم طاقة أكبر قليلاً مما كانت ستستخدمه بخلاف ذلك، مما قد يساعد في تحقيق التوازن في الشبكة. أنشأت ماثيو وزملاؤها مؤخرًا مشروعًا للقيام بذلك في حوالي 100 منزل في تكساس، على الرغم من أن النتائج لم تُنشر بعد.

وعلى نطاق واسع، قد يساعد هذا في يوم من الأيام مشغلي الشبكة على إدارة الفوائض، وقد يتلقى أصحاب المنازل حتى مدفوعات أو خصومات على فواتير الكهرباء كحافز للمشاركة في مساعي موازنة الأحمال. وقد حدثت بالفعل تجارب من هذا النوع، تركز على أجهزة أخرى مثل الغسالات وخزانات المياه الساخنة، على نطاق واسع في المملكة المتحدة ودول أخرى. ويشير ماثيو إلى أن إحدى العقبات تتمثل في وجود مجموعة ضخمة من تقنيات الترموستات ومضخات الحرارة، وكلها تستخدم برامج مختلفة، ولم يتم طرح البنية الأساسية للتحكم عن بعد في آلاف المضخات الحرارية بعد.

وعلى الرغم من التأثير الذي قد تخلفه الرياح العاتية أو درجات الحرارة الشديدة، فإن تغير المناخ ربما لن يوقف عمل المضخات الحرارية، كما يصر كالاواي ــ بل الأمر يتعلق أكثر بتصميم النظام والاحتمالات التي يخطط المرء لمواجهتها. ولكن الأمر يستحق التفكير في سيناريوهات تغير المناخ الآن، كما يؤكد بانغيري. فوجود بعض القدرة الإضافية، أو تقنيات النسخ الاحتياطي، قد يعني أن نظام التدفئة الخالي من الكربون لن يصبح نظاماً ضعيفاً.