مشروع هو الأول من نوعه يستخدم الطاقة الموجودة تحت الأرض لتدفئة وتبريد المنازل

منزل إيريك موشان المصمم على طراز كيب كود في فرامنغهام، ماساتشوستس، لا يحتوي على تكييف مركزي. لذلك، عندما تنخفض حرارة الصيف، فإن وحدات تكييف النوافذ الأربع، وجهازي إزالة الرطوبة، والمراوح التي تحافظ على برودة المنزل الذي تبلغ مساحته 2600 قدم مربع، تدفع فاتورة الكهرباء إلى ما يقرب من 200 دولار شهريًا.

وفي عز الشتاء، ترتفع التكلفة الشهرية لتدفئة المنزل بالغاز إلى نحو 400 دولار. تستخدم زوجته جينيفر تكتيكًا كلاسيكيًا في نيو إنجلاند لخفض فاتورة الطاقة: حيث تطلب من الأسرة إضافة طبقات من الملابس والبطانيات قبل أن تلمس منظم الحرارة.

وقالت لشبكة CNN: “أنا متمسكة بدرجة الحرارة، لأنني لا أريد أن أدفع المال لتدفئة المنزل”. “لذا، إذا كان ابني البالغ من العمر 13 عامًا يشعر بالبرد، أقول له: ارتدي قميصًا من النوع الثقيل، ارتدي بنطالًا إضافيًا”.

لكن كل هذا على وشك التغيير، حيث تنضم العائلة إلى مجموعة صغيرة ولكنها متنامية تستغل شبكة الطاقة تحت الأرض لتدفئة وتبريد منازلهم.

ولا تزال ولاية ماساتشوستس، مثل بقية ولاية نيو إنجلاند، تعتمد بشكل كبير على الوقود الأحفوري الذي يؤدي إلى ارتفاع حرارة الكوكب لأغراض التدفئة والتبريد. لكن بعض شركات الطاقة تتطلع إلى مصدر طاقة حرارية غير محدود تحت أقدامها كبديل نظيف.

تكمن المشكلة في أن هذا الخيار يأتي حاليًا بتكلفة مرتفعة مقدمًا، حتى مع أخذ المزايا الضريبية في الاعتبار. إن تركيب مضخات الحرارة الأرضية وحدها، والتي تقوم بتحويل الطاقة الجوفية إلى حرارة منزلية قابلة للاستخدام، قد يكلف عشرات الآلاف من الدولارات. من الدولارات. يمكن أن يتبع ذلك تكاليف إضافية، اعتمادًا على حجم المنزل وتركيب مجاري الهواء وترقيات الخدمة الكهربائية الأخرى اللازمة.

ولكن على المدى الطويل، من المتوقع أن تكون الفواتير أقل بكثير. إن التحول من توصيلات الغاز إلى التدفئة الحرارية الأرضية المتصلة بالشبكة يمكن أن يخفض تكاليف الطاقة بنسبة 15 إلى 20٪، حسب تقديرات Eversource. وتظهر تقديرات المرافق أنه يمكن أن يقلل أيضًا من التلوث الكربوني المتوسط ​​للعميل السكني في ماساتشوستس بنسبة تصل إلى 60%.

عندما أعلنت شركة المرافق Eversource أنها تقوم ببناء شبكة للطاقة الحرارية الأرضية في فرامنغهام – وتقدم تعديلات تحديثية مجانية لأصحاب المنازل المشاركين – اغتنمت عائلة ماوتشان الفرصة. وقال إريك إنهم كانوا سيحتاجون لولا ذلك إلى دفع ما يقرب من 100 ألف دولار لتطوير الطاقة الحرارية الأرضية في منازلهم.

قامت Eversource حتى الآن بربط 37 منزلًا وشركة في فرامنغهام، بما في ذلك محطة الإطفاء، بحلقة الطاقة الحرارية الأرضية المشتركة.

تفتخر المدينة الآن بأول شبكة مشتركة للطاقة الحرارية الأرضية بقيادة مرافق الغاز في البلاد، ويمكن أن تكون نموذجًا لمستقبل التدفئة والتبريد المنزلي النظيف. وسيكون هذا الشتاء هو الاختبار الأول للنظام.

كيف يعمل

الأرض عبارة عن بطارية حرارية كبيرة. بينما تتقلب درجة حرارة الهواء الخارجي مع تغير الطقس، تبقى درجات الحرارة تحت الأرض حوالي 50 إلى 60 درجة. بالنسبة لمعظم الولايات المتحدة، تكون درجات الحرارة أكثر دفئًا تحت الأرض في الشتاء وأكثر برودة في الصيف. إنه مصدر طاقة متجددة لا حدود له، ويقول بعض الخبراء إنه يمكن أن يساعد في استبدال الوقود الأحفوري الذي يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب.

للاستفادة من طاقة الأرض، قامت شركة Eversource بحفر 88 بئرًا على عمق 600 قدم تقريبًا تحت الأرض وتركيب نظام معقد من الأنابيب الأفقية والرأسية تحت الأرض. تقوم الشركة بتشغيل خليط من الماء ومضاد التجمد من خلالهم.

خلال فصل الشتاء، يتم تسخين السائل الموجود في الأنابيب بواسطة الحرارة النسبية تحت الأرض، ثم يتم نقله إلى وحدة المضخة الحرارية المثبتة في المنزل. تعمل المضخة الحرارية على تركيز الدفء وتضخه عبر مجاري الهواء في المنزل لإبقاء السكان دافئين ومرتاحين.

يتم عكس العملية في الصيف. وبما أن درجة حرارة الأرض أبرد من الهواء الموجود داخل المنزل، فإن المضخات الحرارية تسحب الدفء من المنزل إلى الأرض.

من السابق لأوانه معرفة مقدار الأموال التي سيوفرها التحول إلى الطاقة الحرارية الأرضية للعملاء. تحتاج Eversource إلى دورة تدفئة كاملة واحدة على الأقل – هذا الشتاء – لقياس التغيرات في فواتير العملاء. لكن نيكي برونو، نائبة رئيس التقنيات النظيفة في شركة Eversource، قالت إنها تتوقع أن يؤدي نظام الطاقة الحرارية الأرضية إلى تقليلها.

وقالت: “التكلفة محرك ضخم”. “نحن حساسون جدًا للتأكد من أن الخدمة آمنة وموثوقة بشكل عام، ولكنها أيضًا فعالة من حيث التكلفة.”

ستقوم Eversource بتشغيل النظام التجريبي لمدة عامين، وجمع البيانات حول استخدام الطاقة وتكاليفها، وأداء النظام، ورضا العملاء. سيكون لدى الناس بعد ذلك خيار إما العودة إلى نظام الغاز القديم أو البقاء على الطاقة الحرارية الأرضية. وتعتزم الشركة أيضًا نقل ملكية المضخات الحرارية إلى العملاء دون أي تكلفة.

وقال الخبراء إن بيانات المشروع ستكون مهمة لتطوير أنظمة مستقبلية مماثلة.

وقال جيف تيستر، أستاذ أنظمة الطاقة المستدامة في جامعة كورنيل، لشبكة CNN: “كلما زادت البيانات التي نحصل عليها من المرافق مثل Eversource، كلما أصبح حالنا أفضل حتى نتمكن من اتخاذ قرارات مستنيرة” بشأن نشر المزيد من الطاقة الحرارية الأرضية.

مستقبل مرافق الغاز

أصدرت ثماني ولايات، بما في ذلك ماساتشوستس، قوانين تسمح لمرافق الغاز العامة بأن تصبح “مرافق حرارية” – مما يسمح لها فعليًا بإضافة أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية بالإضافة إلى الغاز.

وقد قدمت أربع ولايات أخرى – إلينوي وكونيتيكت ورود آيلاند وماين – تشريعات مماثلة لم يتم إقرارها بعد. أعربت ما يقرب من 30 شركة مرافق عن اهتمامها بنموذج أعمال تحويل الغاز إلى الطاقة الحرارية الأرضية، وفقًا لبيانات من HEET، وهي منظمة غير ربحية للطاقة النظيفة مقرها بوسطن والتي قدمت المشورة لشركة Eversource في المشروع.

وقالت زينب ماجافي، العالمة والمديرة التنفيذية المشاركة لـ HEET، لشبكة CNN: “إننا نزيد من سخونة كل شيء من حولنا”. “إن فكرة بناء شبكات حرارية كبنية تحتية بسيطة… والاستفادة من كل تلك الحرارة الزائدة في العالم المخزنة حولنا، هي فكرة مربحة للجانبين.”

إن استخدام تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية المتصلة بالشبكة للتدفئة ليس بالأمر الجديد في الولايات المتحدة. يتم تدفئة العديد من الجامعات مثل كورنيل وبرينستون بأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية. وقال تيستر إن التحدي يتمثل في توسيع نطاقه.

وقال: “إنها بالتأكيد قابلة للتطوير، ولكنها ستتطلب المزيد من العمل والمزيد من التعاون”. “ونأمل أن يحدث ذلك بسرعة، لأن الفوائد طويلة الأجل، وأعتقد أنه يمكن أن يؤتي ثماره من الناحية المالية”.

وأشار تيستر أيضًا إلى أن شبكة الطاقة الحرارية الأرضية ليست خالية تمامًا من الوقود الأحفوري. يتم تشغيل المضخات الحرارية الخاصة بشركة Eversource بواسطة شبكة كهرباء نيو إنجلاند، التي لا تزال تعتمد بشكل كبير على الغاز الطبيعي.

وبالعودة إلى أسرة ماوتشان، فإنهم متفائلون بشأن السنوات المقبلة التي سيقضونها في مجال الطاقة الحرارية الأرضية – ونأمل أن يكون ذلك بطبقات أقل هذا الشتاء. قال إريك موشان إنهم يتخلصون ببطء من وحدات التكييف الخاصة بهم استعدادًا للتبريد الحراري الأرضي خلال فصل الصيف.

تجري Eversource، التي حصلت على منحة حديثة من وزارة الطاقة وHEET، محادثات بالفعل لإضافة المزيد من المنازل إلى الحلقة.

قالت جينيفر موشان إن أصدقائها وجيرانها يسألونها بالفعل عن كيفية القيام بذلك. وقالت: “الجميع يحسدون وضعنا، ويتساءلون متى سيتم توسيعه”.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com