التدفئة والتبريد في المناطق الحضرية ستلعب دورًا كبيرًا في الطلب المستقبلي على الطاقة في ظل تغير المناخ

تشير تقديرات الباحثين إلى أن التوقعات العالمية الحالية للطاقة تقلل من تقدير تأثير تغير المناخ على أنظمة التدفئة والتبريد في المناطق الحضرية بنحو 50% بحلول عام 2099 إذا ظلت انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري مرتفعة.

وقد يؤثر هذا التفاوت بشكل عميق على التخطيط الحاسم للطاقة المستدامة في المستقبل.

وتركز الدراسات القائمة بشكل أساسي على حلقات التغذية الراجعة الكيميائية، وهي عمليات واسعة النطاق تنطوي على تفاعلات معقدة بين استخدام الطاقة وانبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري والغلاف الجوي، ومع ذلك، تركز مجموعة بحثية بقيادة جامعة إلينوي في أوربانا شامبين على التفاعلات الفيزيائية التي غالبًا ما يتم تجاهلها بين البنية الأساسية الحضرية والغلاف الجوي والتي يمكن أن تساهم في المناخات المحلية، وفي نهاية المطاف المناخ العالمي.

تؤكد دراسة جديدة أجراها أستاذ الهندسة المدنية والبيئية لي تشاو، أن الحرارة المهدرة على مستوى المدينة على نطاق أصغر من جهود التدفئة والتبريد للممتلكات السكنية والتجارية يمكن أن تؤدي إلى تأثيرات كبيرة على المناخ المحلي واستخدام الطاقة.

نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Nature Climate Change.

التدفئة والتبريد في المناطق الحضرية

تقليل استخدام التدفئة يؤدي إلى إطلاق قدر أقل من الحرارة

وقال تشاو ” إن الحرارة المتولدة من أنظمة التدفئة والتبريد تشكل جزءاً كبيراً من إجمالي الحرارة المتولدة داخل المناطق الحضرية، وتولد هذه الأنظمة قدراً كبيراً من الحرارة التي يتم إطلاقها في الغلاف الجوي داخل المدن، مما يجعلها أكثر سخونة ويزيد الطلب على أنظمة التبريد الداخلية، وهو ما يغذي المزيد من الحرارة في المناخات المحلية”.

هذه العملية تشكل جزءاً مما يطلق عليه الباحثون حلقة التغذية الراجعة الفيزيائية الإيجابية بين استخدام أنظمة تبريد المباني وارتفاع درجة حرارة البيئات الحضرية المحلية.

ويشير المؤلفون أيضاً إلى أن ارتفاع درجات الحرارة في ظل تغير المناخ قد يؤدي إلى انخفاض الطلب على الطاقة خلال الأشهر الأكثر برودة، وهي حلقة تغذية راجعة سلبية ينبغي أخذها في الاعتبار في أي توقعات لدرجات الحرارة والطلب على الطاقة.

وبحسب الدراسة فإن تقليل استخدام التدفئة من شأنه أن يؤدي إلى إطلاق قدر أقل من الحرارة في البيئة الحضرية، مما يؤدي إلى احترار حضري أقل مما هو عليه في ظل المناخ الحالي.

وقال تشاو “إن هذه العملية تشكل حلقة تغذية مرتدة سلبية قد تعمل على إبطاء انخفاض الطلب على التدفئة، ولكنها لا تلغي بأي حال من الأحوال تأثير حلقة التغذية المرتدة الإيجابية.

وبدلاً من ذلك، يشير نموذجنا إلى أنها قد تؤدي إلى استقطاب الطلب الموسمي على الكهرباء، وهو ما يفرض مجموعة من المشاكل الخاصة التي تتطلب التخطيط الدقيق”.

ولإدراج هذه المساهمات المادية التي تم التغاضي عنها في الصورة الشاملة الأكبر لتغير المناخ، استخدم الفريق إطار عمل نمذجة هجين يجمع بين نمذجة نظام الأرض الديناميكي والتعلم الآلي لفحص الطلب العالمي على الطاقة للتدفئة والتبريد في المناطق الحضرية في ظل تقلبات تغير المناخ الحضري وعدم اليقين – بما في ذلك التحديات المكانية والزمانية الناجمة عن حقيقة أن المدن تختلف في الدخل والبنية الأساسية وكثافة السكان والتكنولوجيا وتحمل درجات الحرارة.

“أعتقد أن الرسالة التي يمكن استخلاصها من هذه الدراسة هي أن التوقعات المتعلقة بالطاقة التي تدمج تأثيرات حلقات التغذية الراجعة الفيزيائية الإيجابية والسلبية ضرورية، وسوف تضع الأساس لتقييم أكثر شمولاً لتأثير المناخ، وصنع السياسات القائمة على العلم، والتنسيق بشأن التخطيط للطاقة الحساسة للمناخ.”

ويتعلم فريق تشاو بالفعل كيف ستؤثر المتغيرات وعدم اليقين مثل الرطوبة ومواد البناء وجهود التخفيف من آثار المناخ في المستقبل بشكل أكبر على نماذجهم لتحسين توقعات الطلب على الطاقة.

التدفئة والتبريد في المناطق الحضرية