لماذا تتحول الملايين من التدفئة بالغاز إلى مضخات الحرارة

تتنامى شعبية مضخات الحرارة كبديل جذاب عن أنظمة التدفئة المركزية التقليدية التي تعتمد على الغاز الطبيعي، وأضحت الخيار المفضل في المشاريع السكنية الجديدة، لا سيما مع دعم الحكومات لهذه التقنية بحوافز مالية متنوعة. تستخدم مضخات الحرارة تكنولوجيا مشابهة لتلك الموجودة في الثلاجات ومكيفات الهواء، حيث تستخرج الحرارة من مصادر محيطة مثل الهواء المحيط ثم تضخمها وتنقلها إلى حيث تكون مطلوبة. وبما أن معظم الحرارة تُنقل بدلاً من توليدها، فإن هذه الأنظمة تتفوق بكفاءة كبيرة على تقنيات التدفئة التقليدية مثل الغلايات أو المدافئ الكهربائية، وتحقق توفيراً ملحوظاً في تكاليس التشغيل.

تضم مضخات الحرارة ضاغطاً ومبادلاً حرارياً، وتُوزّع الحرارة في المباني عادة عبر مشعات أو أنظمة تدفئة أرضية. يمكن توصيل مضخات الحرارة بخزان لإنتاج المياه الساخنة الصحية، كما تصلح للاستخدام في التبريد خلال فصل الصيف، مما يقلل الاعتماد على مكيفات الهواء. في القطاع الصناعي، تُستخدم لتوفير الهواء الساخن والماء والبخار أو لتسخين المواد مباشرة. يكون الإنتاج الحراري عادة أكبر بكثير من الكهرباء المستهلكة لتشغيلها، مما يجعل النماذج الحالية أكثر كفاءة من غلايات الغاز بثلاث إلى أربع مرات.

مع ذلك، في الدول التي لا تزال تعتمد على الكهرباء المولدة من الوقود الأحفوري، تبقى مضخات الحرارة مساهمة في الانبعاثات الكربونية. يُذكر أن سادس الطلب العالمي على الغاز الطبيعي وثلث الطلب في الاتحاد الأوروبي موجه للتدفئة في المباني. وتتسبب التدفئة في المباني بحوالي أربع جيجا طن من الانبعاثات الكربونية سنوياً، أي ما يقارب 10 بالمئة من الانبعاثات العالمية. غير أنه عندما تُشغّل مضخات الحرارة بكهرباء من مصادر متجددة، تصبح نظاماً أخضر متكاملاً للتدفئة والتبريد، ما يحمي المستخدمين من تقلبات أسعار الوقود الأحفوري.

في عام 2021، قابلت مضخات الحرارة حوالي 10 بالمئة من احتياجات التدفئة العالمية، وارتفعت المبيعات العالمية بنسبة تقارب 15 بالمئة ذلك العام، أي ضعف المتوسط خلال العقد السابق. اعتمدت دول عديدة على هذه التقنية على نطاق واسع، مثل النرويج حيث تتمتع 60 بالمئة من المباني بمضخات حرارية، إضافة إلى السويد وفنلندا اللتين تتجاوز النسبة فيهما 40 بالمئة. ساهم هذا في دحض الحجة القائلة بأن مضخات الحرارة غير مناسبة للمناخات الباردة.

مع استمرار ارتفاع الإقبال عليها، خاصة في مناطق مثل الاتحاد الأوروبي، يسعى الباحثون بلا انقطاع لتحسين تقنية مضخات الحرارة وجعلها أرخص وأكثر كفاءة.

في الولايات المتحدة، تضاعفت مبيعات مضخات الحرارة خلال الخمسة عشر سنة الأخيرة، وفقاً لتقرير حديث. تفوقت هذه المضخات على غلايات الغاز الطبيعي بنسبة 32 بالمئة في الربع الأول من عام 2026، وذلك بعد انقضاء الحافز الضريبي الذي كان يقدم ما يصل إلى ألفي دولار لمن يثبت مضخات حرارية. يرى لوكاس ديفيس، خبير الاقتصاد والطاقة وأستاذ في جامعة بيركلي، أن "السوق الأمريكية لمضخات الحرارة قوية بما يكفي لتستغني عن الحوافز الضريبية".

في ماساتشوستس، أعلنت شركة ريزيرفوار الناشئة المتخذة من بوسطن مقراً لها في وقت سابق من هذا العام عن جمعها 8 ملايين دولار في دعم أولي يمكّنها من التوسع من 100 تركيب محلي إلى ألف بحلول نهاية 2027. وهي واحدة من عديد الشركات الناشئة التي تقدم تقنيات مضخات حرارية مبتكرة. تؤكد ريزيرفوار أنها طورت سخان مياه فائق الكفاءة يتنبأ بالطلب على المياه الساخنة وتخزن الطاقة وتكتشف تسربات الأنابيب. يُبرمج السخان لقضاء الشهر الأول في المنزل بجمع معلومات عن أنماط استهلاك المياه لتدريب نموذج يسمح له فيما بعد بالعمل في الأوقات الأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، مما يخفض النفقات من دون تقليل إمدادات المياه الساخنة.

زودت ريزيرفوار سخانها أيضاً بمستشعر تدفق فوق صوتي لكشف تسربات الأنابيب. تتضمن طرازاتها الأعلى مستوى ميزات إضافية مثل صمام إعادة دوران لتوصيل المياه الساخنة فوراً وصمام خلط يمنع تجمد الأنابيب في الطقس البارد. يمكن إدارة كل هذه الميزات بسهولة عبر تطبيق للهواتف الذكية.

في المملكة المتحدة، فاجأت مضخات الحرارة كثيراً من مستخدميها بتوفيرها راحة حقيقية من موجات الحر الصيفية المتواصلة. لا يزال معدل انتشار تكييف الهواء في المملكة محدوداً، إذ تتمتع فقط 3 إلى 5 بالمئة من المنازل البريطانية به، لكن الإقبال يرتفع سريعاً مع تزايد تكرار درجات الحرارة التي تتجاوز 30 درجة مئوية في أشهر الصيف. غير أن من انتقلوا بالفعل إلى مضخات الحرارة للتدفئة بدأوا يدركون إمكاناتها للتبريد خلال فترات الطقس الحار.

تقدم خطة ترقية الغلايات الحكومية في المملكة المتحدة منحاً بقيمة 10,100 دولار لتساعد أصحاب المنازل في إنجلترا وويلز على تغطية تكاليف تثبيت مضخة حرارية هواء-ماء أو مضخة حرارية أرضية تستخرج الحرارة من باطن الأرض عبر أنابيب مدفونة. تحصل الأسر غير المرتبطة بشبكة الغاز على دعم إضافي بقيمة ألفي دولار.

تزداد شعبية مضخات الحرارة في أنحاء متعددة من العالم كبديل لأنظمة التدفئة التقليدية بالغاز. وبمقدورها أن تؤدي دوراً في التبريد أيضاً، مما يجعلها تحظى بإقبال متنامٍ في دول لم تنتشر فيها مكيفات الهواء على نطاق واسع وتشهد ارتفاعاً في درجات الحرارة. يمكن للتطورات التكنولوجية والأسعار المنخفضة أن تجعل مضخات الحرارة خياراً شائعاً جداً في العقود القادمة.