7 حلول طاقة مبتكرة تغير الطريقة التي نبني بها

لقد دفع تغير المناخ الكثير من الناس إلى التساؤل عما يمكنهم فعله لإبطاء هذه الأزمة المتدهورة بسرعة، حتى وقت ليس ببعيد، كانت الإجابات قليلة جدًا، ومع نمو المجتمع وتوسع التكنولوجيا، يتم تطوير المزيد والمزيد من حلول الطاقة المبتكرة والفعالة.

في هذه المقالة، نستكشف كيف يمكن لصناعة البناء والتشييد الاستفادة من بعض هذه الحلول.

تستخدم مشاريع البناء السكنية والتجارية الطاقة يوميًا، في عام 2021، كانت الصناعة مسؤولة عن 37% من جميع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بالعمليات .

تقع على عاتق شركات البناء مسؤولية كبيرة في تبني وتنفيذ خيارات بناء أكثر استدامة، ومع ذلك، من الضروري أيضًا استحضار الطلب، وإذا بدأ المستهلكون في البحث عن المزيد من حلول الطاقة المستدامة من الشركات، فسوف يساهمون بشكل مباشر في تعزيز تنميتهم.

أفضل حلول الطاقة للبناء

وقد تم بالفعل نشر بعض حلول الطاقة، في حين لا يزال البعض الآخر قيد التنفيذ، من الأفضل أن تكون على دراية بكليهما وأن تبحث عما هو متاح لمساعيك الإنشائية المستقبلية.

البناء المستدام

1- التصميم التكاملي

إن حل الطاقة الأساسي الذي يستخدمه معظم البناة هو التحول إلى مصادر متجددة، تعد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وغيرها من أنواع الطاقة النظيفة بدائل مستدامة يمكنها تقليل الاعتماد على الموارد التقليدية، ومع ذلك، هناك أيضًا مسألة الطاقة المتجسدة، والتي تمثل جميع الموارد المستخدمة لإنتاج مادة أو منتج.

يعد مفهوم التصميم التكاملي حلاً جيدًا للطاقة يركز على استخدام الأدوات المتاحة بشكل أكثر كفاءة. تنطبق هذه التقنية على قطاعات أخرى مثل النقل، ولكن البناء يمكن أن يأخذ في الاعتبار ذلك أيضًا.

على سبيل المثال، يعد وجود تخطيط مناسب للأنابيب وتركيبها في المنزل بديلاً أفضل لاستخدام نظام مجاري مختلف، تتميز الأنابيب بقطر أصغر من خيارات الأنابيب الأخرى، لذا فهي أكثر كفاءة في نقل الهواء الساخن أو البارد عبر المبنى، القيام بذلك يمكن أن يوفر ما يقدر بنحو 97% من طاقة الضخ ويمكن أن يساهم في الحفاظ على خمس الكهرباء العالمية.

مثال آخر ملموس، يتطلب تسخين وتبريد الأسمنت الكثير من الطاقة والمياه، الطريقة التقليدية لخلط طن واحد من الأسمنت يمكن أن تنتج طنًا واحدًا من ثاني أكسيد الكربون، من الممكن تجنب ذلك عن طريق اختيار هياكل أخرى مثل الأساسات الخشبية الدائمة.

2- المواد الجاهزة

تعتبر المواد الجاهزة حلاً جيدًا للطاقة ومتوفر بالفعل في السوق، فهو يسمح بإعادة استخدام مواد البناء التي من شأنها أن تذهب إلى مكب النفايات، كما أنه يلغي الإفراط في استخدام مواردك نظرًا لأن كل شيء محسوب مسبقًا.

تتم عملية بناء المباني الجاهزة مثل المنازل المصنعة بسرعة. يؤدي إنشاء الهياكل الجاهزة إلى توليد نفايات أقل بنسبة 15.38% مقارنة بأشكال البناء الأخرى. إنه بالتأكيد خيار جيد للجدران أو الأسقف أو حتى المبنى بأكمله.

يمكن للمباني الجاهزة أيضًا أن تعمل جنبًا إلى جنب مع أشكال أخرى من الطاقة المتجددة، على سبيل المثال من خلال دمج طاقة الكتلة الحيوية من خلال المواد العضوية مثل الكريات الخشبية والمخلفات الزراعية، يمكن أن يؤدي القيام بذلك إلى تقليل البصمة الكربونية لعملية البناء.

وفي الولايات المتحدة، وصلت المساكن المصنعة إلى كل الولايات تقريباً، ويعزى الطلب المتزايد على المباني الجاهزة في الغالب إلى ارتفاع أسعار المنازل ومعدلات الرهن العقاري.

3- مزج الغاز الديناميكي

مزج الغاز الديناميكي هو تصميم محرك يساعد شركات البناء على تشغيل الآلات باستخدام مزيج من الديزل والغاز الطبيعي، تتيح لك هذه التقنية الحصول على أفضل ما في كلا النوعين من الوقود مع تقليل الانبعاثات قدر الإمكان.

بالإضافة إلى ذلك، يعمل المحرك مثل محرك الديزل النقي، لذلك ليس هناك الكثير من منحنى التعلم في التنفيذ، ومع ذلك، فإن عامل الجذب الرئيسي لاعتماد خلط الغاز الديناميكي هو القدرة على استخدام مصادر الوقود الأخرى.

على سبيل المثال، لا ينتج غاز الحرق سوى 1% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المصنعة في جميع أنحاء العالم.

حرق الغاز أو تركه يمكن أن يضر أكثر مما ينفع، لذلك من الأفضل اعتماد خلط الغاز الديناميكي في عمليات البناء، استخدامه في عملياتك ودمجه مع غاز آخر يمكن أن يقلل من التأثير البيئي الإجمالي.

4- إنتاج الوقود الشمسي

الطاقة الشمسية تأتي على رأس قائمة الطاقة المتجددة، تعد تقنية الطاقة الشمسية الحرارية أسلوبًا شائعًا، كما أنها تستخدم كبديل للكهرباء في العديد من المنازل والشركات.

في حين أن الكثيرين يتحولون إلى استخدام الطاقة الشمسية، فمن الطبيعي أن نبدأ في التساؤل عما هو التالي: إنتاج الوقود الشمسي.

إنتاج الوقود الشمسي

إنتاج الوقود الشمسي هو عملية تسخير طاقة ضوء الشمس وتحويلها إلى وقود سائل مع الماء وثاني أكسيد الكربون.

الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض في ساعة واحدة يمكن أن تدعم الاستهلاك العالمي للطاقة لمدة عام كامل، وبالتالي فإن هذه الطريقة يمكن أن تقلل الاعتماد على الديزل والغازات الضارة الأخرى.

وفي حين أن هذا المفهوم لا يزال قيد التحسين، فإن تأثير إنتاج الوقود الشمسي على قطاع البناء والتصنيع يبدو واعدا.
يستخدم العديد من المقاولين الكيروسين لتشغيل معدات البناء. ويمكنه أيضًا توفير التدفئة والإضاءة في مواقع العمل.

على الرغم من أن الكيروسين له قيمة كبيرة، إلا أنه يأتي من النفط وينتج عنه انبعاثات.

ويمكن أن يكون الوقود الشمسي بمثابة بديل أخضر لذلك، ويمكنه أيضًا استبدال الهيدروكربونات مثل الميثان والإيثانول.

العثور على هذه البدائل المتجددة واستخدامها هو المفتاح لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري على المدى الطويل.
من الناحية المثالية، يمكن أن يكون الوقود الشمسي نقطة انطلاق لأنظمة تخزين الطاقة الأكثر كفاءة.

القدرة على تخزين الوقود لأشهر أو أكثر ونقله إلى أي مكان في العالم تجعل المورد ذا قيمة.

5- أنظمة الهيدروجين الأخضر

يستخدم الهيدروجين الأخضر التحليل الكهربائي، الذي يكسر جزيئات الماء لاستخراج الطاقة الهيدروجينية.

ويشبه الناتج الهيدروجين الرمادي، على الرغم من أن الأخير يستخدم الوقود الأحفوري لتحطيم الجزيئات، مما يؤدي إلى 830 مليون طن متري من الانبعاثات سنويا.

الهيدروجين الأخضر هو مورد متجدد يتم إنتاجه دون تلوث، تسعى أستراليا إلى أن تصبح مصدرًا رائدًا في آسيا نظرًا لمناخها وقدراتها القوية على توليد هذا النوع من الطاقة، حيث استثمرت حكومتها 525 مليون دولار أسترالي (347 مليون دولار أمريكي) لتطوير ثمانية مراكز للهيدروجين في جميع أنحاء البلاد.

الهيدروجين الأخضر

على المستوى الصناعي، من المقرر أن يستخدم إنتاج السيارات الكهربائية والتعدين أنظمة الهيدروجين الأخضر.

وتعهدت شركة هيونداي بتصنيع 500 ألف سيارة هيدروجينية باستخدام تكنولوجيا خلايا الوقود بحلول عام 2030، وبشكل أساسي، ستعمل السيارات على خزانات الهيدروجين المضغوطة النظيفة بدلاً من العمل بالكهرباء فقط.

6- طاقة الرياح المحمولة جوا

تعد توربينات الرياح هي الطريقة الأكثر شيوعًا لتسخير مصدر الطاقة هذا، ولكن قد يكون من الصعب استخدامها في المناطق التي تفتقر إلى المساحة، أدت هذه المعضلة إلى ابتكار نظام طاقة الرياح المحمول جواً، أي توليد الطاقة المعلقة في الهواء.

تطير معظم أجهزة طاقة الرياح المحمولة جواً في اتجاه رياح معاكسة أو عرضية. يتيح لهم تصميمهم التنقل على ارتفاعات تصل إلى 200 متر (656 قدمًا) وما فوق.

يمكن لبعض الاختلافات، مثل الطائرات الورقية الهوائية، أن تظل متصلة بتوربينة ثابتة، مما يزودها بالطاقة المجمعة، يمكن لأنظمة طاقة الرياح المحمولة جواً أيضًا توليد الطاقة على متن الطائرة.

ووفقاً لوزارة الطاقة، يمكن لهذا النظام أن يحصد قدراً من الطاقة يعادل ما تحصده التوربينات الأرضية، ومع ذلك، فإنهم يسلطون الضوء على أن التكنولوجيا لا تزال بحاجة إلى مزيد من التطوير. تقول كريستينا آرتشر، مديرة مركز أبحاث الرياح بجامعة ديلاوير (CReW)، إنه على الرغم من أن هذا النوع من الطاقة لن يحل محل توربينات الرياح التقليدية، إلا أنه يمكن أن يساعد في العمليات الأصغر، مثل تزويد الجزر النائية بالطاقة.

7- المضخة الحرارية الأرضية

شكل آخر من أشكال الطاقة المتجددة التي يمكن أن تكون مفيدة في عملية البناء هو دمج مضخة الحرارة الحرارية الأرضية.

وتمثل التدفئة المنزلية 42% من استهلاك الطاقة في القطاع السكني، حيث تعتمد معظم الأسر على الغاز الطبيعي.

المضخات الحرارية

الطاقة الحرارية الأرضية هي مصدر تدفئة متجدد يحارب هذا الاعتماد، توفر المنطقة الواقعة تحت الأرض مصدرًا كبيرًا للحرارة، ويمكن للأسر الاستفادة منها لتغيير درجات حرارة منازلهم.

يوصى باستخدام المضخات الحرارية الأرضية للمباني الجديدة، ولكن يمكن إضافتها بأثر رجعي إلى الهياكل القائمة لزيادة كفاءة التدفئة إلى أقصى حد.