طلب “متفجر” لأنابيب حرارية عملاقة

يحتوي حوض السباحة الأولمبي على 2.5 مليون لتر من الماء.

إذا كنت تريد لسبب ما رفعه من درجة حرارة 20 درجة مئوية إلى درجة الغليان ، فإن شركة MAN Energy Solutions الألمانية لديها مضخة حرارية يمكنها فعل ذلك. ويستغرق الأمر وقتًا أقل من نسخة فيلم كينيث براناغ من هاملت.

يوضح Raymond Decorvet ، الذي يعمل في تطوير الأعمال في MAN Energy: “يمكننا القيام بذلك في أقل من أربع ساعات”. أو جمد كل شيء في حوالي 11 ساعة.

من أكبر وحدات المضخات الحرارية في العالم. تعمل المضخات الحرارية عن طريق ضغط المبردات المسخنة ببطء لرفع درجة حرارة هذه السوائل. ثم يتم توجيه هذه الحرارة إلى المنازل أو الآلات الصناعية.

تتطلب المضخات الحرارية الكهرباء لتشغيلها ، لكن يمكنها إنتاج حوالي ثلاثة أو أربعة كيلوواط من الحرارة لكل كيلوواط من الطاقة التي تستخدمها ، مما يجعلها عالية الكفاءة. بالإضافة إلى ذلك ، توفر بعض التصميمات أيضًا التبريد.

تحظى المضخات الحرارية بشعبية لدى بعض مالكي المنازل ، لكن الأجهزة المنزلية صغيرة نسبيًا ولها نواتج عدة كيلووات أو أكثر. أكبر مضخة حرارية تجارية لشركة MAN Energy هي أقوى بآلاف المرات – بسعة حرارية إجمالية تبلغ 48 ميجاوات (MW).

يولد درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية ويدفئ آلاف المنازل ، وليس منزلًا واحدًا فقط. قامت الشركة مؤخرًا بتركيب هاتين الآلتين في مدينة Esbjerg الساحلية في الدنمارك.

في هذا التركيب ، يمتص مبرد ثاني أكسيد الكربون للمضخات الحرارية كمية صغيرة من الحرارة من مياه البحر. تعمل الضواغط على زيادة درجة حرارة ثاني أكسيد الكربون ويقوم النظام بنقل هذه الحرارة ، مما يوفر مياه تصل إلى 90 درجة مئوية لنظام تدفئة المنطقة الذي يخدم 27000 منزل.

يقول ديكورفيت: “الطلب على تدفئة المناطق آخذ في الازدياد”. يؤدي الاندفاع إلى الابتعاد عن الوقود الأحفوري – خاصة في أوروبا – إلى الاندفاع نحو أنظمة المضخات الحرارية الكبيرة والقليلة التي يمكنها تشغيل مدن بأكملها. ولكن من لديه أكبر MW-Wise؟

قد يبدو هذا سؤالًا مباشرًا نسبيًا ولكن من الصعب جدًا الإجابة عليه بشكل نهائي. على الأقل لا تعمل المضخات الحرارية بأقصى طاقتها طوال الوقت. في Esbjerg ، تعمل المضخات الحرارية لشركة MAN Energy بنصف إنتاجها المحتمل.

من الصعب مقارنة أكبر أنظمة المضخات الحرارية في العالم لأنها ، غالبًا ، مرتبطة بالعديد من أنظمة المضخات الحرارية الأصغر. خذ على سبيل المثال نظام تدفئة المناطق في ستوكهولم ، السويد ، والذي يشار إليه غالبًا على أنه أكبر مضخة حرارية في العالم.

ربما يكون هذا صحيحًا ، حيث تبلغ سعتها القصوى 215 ميجاوات – لكن هذا الإجمالي هو مجموع سبع مضخات حرارية ، واثنين من 40 ميجاوات وخمسة أجهزة 27 ميجاوات ، كما يوضح متحدث باسم مزود الطاقة ستوكهولم Exergi.

في مكان آخر في جوتنبرج ، السويد يوجد نظام ضخ حراري بقدرة 160 ميغاواط يتكون من أربع وحدات. اثنان منهم في الواقع أكبر من تلك الموجودة في ستوكهولم ، بسعة 50 ميغاواط لكل منهما.

لقد تم تشغيلها منذ عام 1986 وقد تحمل لقب أقوى مضخات الحرارة الفردية المستخدمة حاليًا ، على الرغم من أنه من الواضح أنها تتنافس مع الأجهزة الأحدث التي طورتها شركة MAN Energy.

كان سيوفر الحرارة للاستخدام الصناعي في موقع في Ludwigshafen. ومع ذلك ، لم يكن كذلك. وقال متحدث باسم الهيئة لبي بي سي: “قررت PASF عدم المضي في المشروع”. بدلاً من ذلك ، تستكشف الشركة مصادر الحرارة المحتملة الأخرى ، والتي تعتقد أنها ستكون أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية.

الحجم ليس كل شيء ، كما يشير ديف بيرسون ، مدير التنمية المستدامة للمجموعة في Star Refrigeration. الكفاءة هي المفتاح ويجادل بأن الأمونيا – المبرد المفضل لشركته – يساعد في جعل مضخات الحرارة فعالة بشكل خاص.

قامت فيرونيكا ويلك وزملاؤها في المعهد النمساوي للتكنولوجيا بالتحقيق في استخدام المضخات الحرارية للتطبيقات الصناعية ، على سبيل المثال لتوفير الحرارة في الصناعات الدوائية والغذائية والورقية.

يجادل الدكتور ويلك بأنه ما لم تكن هناك حاجة إلى درجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية ، فإن الشركات تتجه بشكل متزايد إلى المضخات الحرارية ، لأنها تسمح لها بالابتعاد عن الغاز الطبيعي ، الذي أصبح أكثر تكلفة بعد الغزو الروسي لأوكرانيا.

لكن المضخات الحرارية الصناعية يمكن أن تصل طاقتها إلى عدة ميغاوات. يقول الدكتور ويلك إن فرص العثور على مضخات حرارية عملاقة حقًا عالية في نظام تدفئة المنطقة مثل النظام المذكور أعلاه.

ويضيف: “يكمن جمال تدفئة المناطق في أنه يمكنك إزالة الكربون من الكثير من المنازل مرة واحدة”.

هناك العديد من الأمثلة على أنظمة تدفئة المناطق التي تعمل بالمضخات الحرارية الناشئة. في فيينا ، من المقرر أن يبدأ تشغيل نظام بقدرة 55 ميجاوات يستخدم ثلاث مضخات حرارية هذا الخريف.

ستجمع الآلات حوالي 6 درجات مئوية من الحرارة من مياه الصرف الصحي المعالجة ، كما توضح ليندا كيرشبيرجر ، مديرة قسم إزالة الكربون في الأصول والتقنيات الجديدة في Wein Energy.

تذهب المياه المعالجة مباشرة إلى النهر. يقول: “الآن يأخذ الأمر منعطفًا ونأخذه من خلال نظام مضخة حرارية”.

سيقوم النظام برفع درجات الحرارة من 6 درجات مئوية إلى 90 درجة مئوية وتدفئة 56000 منزل. في عام 2027 ، تخطط Wien Energy لمضاعفة قدرة النظام بثلاث مضخات حرارية أخرى ، لتصل إلى إجمالي 110 ميجاوات.

والأكثر إثارة للإعجاب ، أن هذه الوحدات الفردية لديها قدرة أقل من 20 ميجاوات ، على الرغم من أن وزن كل منها يزيد عن 200 طن. أكدت الشركة المصنعة ، Johnson Controls ، لبي بي سي أن أكبر مضخات الحرارة لديها قدرة قصوى تبلغ 28 ميجاوات.

نظام مماثل ، باستخدام الحرارة من مياه الصرف الصحي ، مخطط له في هامبورغ ، بناء على التقارير. وستبلغ طاقته 60 ميغاواط ، على الرغم من أنه سيربط عدة مضخات حرارية معًا ، وفقًا لمتحدث باسم شركة المياه هامبورغ واسر المشاركة في المشروع.

لكن راقب المستقبل. في هلسنكي عاصمة فنلندا ، يتم وضع خطة نظام ضخ حراري ضخم بسعة إجمالية 500 ميغاواط.

وسيشمل وحدات متعددة في ستوكهولم وجوتنبرج وإسبيرغ ، لكن شركة هيلين ، شركة الطاقة التي تقف وراء المشروع ، لم تكشف بعد عن كيفية تكاملها.

مان إنيرجي هي إحدى مقدمي العطاءات للعقد. وامتنعت متحدثة عن شرح مواصفات المضخات الحرارية التي تسمح للشركة بتوفير 500 ميغاواط من الحرارة. يقول السيد Decorvet ، “أتمنى أن نفوز.”