أصبحت الحرارة الصناعية هدفا أنظف للطاقة المتجددة وأكثر واقعية
لطالما برزت الحرارة الصناعية باعتبارها أحد أصعب أجزاء نظام الطاقة في إزالة الكربون. وتعتمد الصناعة الثقيلة بدرجة كبيرة على الوقود الأحفوري، ولا سيما الغاز الطبيعي، لأن الحرارة يجب أن تُنقل بصورة موثوقة، وعلى نطاق واسع من درجات الحرارة، وغالبا بتكلفة لا تترك مجالا كبيرا للتجارب التقنية. ويجادل تحليل جديد لباحثين في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، بأن هذا المشهد بدأ يتغير.
وفقا للتقرير الموصوف في المادة المصدر، يمكن للأنظمة خارج الشبكة التي تعمل بالطاقة المحلية من الرياح والشمس، والمقترنة بالطاقة الحرارية الجوفية الصناعية ومضخات الحرارة والتخزين الحراري، أن توفر اقتصاديا ما يصل إلى ثلث الطلب على الحرارة الصناعية في الولايات المتحدة بحلول عام 2035. وإذا صمدت هذه النتيجة أمام المزيد من التدقيق والتنفيذ الواقعي، فستشكل تحولا مهما في الطريقة التي يفكر بها المصنعون في كلفة الطاقة والمرونة وإزالة الكربون.
تكمن أهمية النتيجة لا في أنها تدعي تحولا كاملا، بل في أنها تحدد حصة كبيرة وملموسة من الطلب الصناعي يمكن، على ما يبدو، التعامل معها تقنيا واقتصاديا عبر أنظمة الطاقة النظيفة. وبالنسبة لقطاع يوصف كثيرا بأنه صعب الكهربة، فإن ثلث الطلب ليس رقما هامشيا. بل يوحي بأن التحول الصناعي قد يكون أقل تقييدا باستحالة تقنية أساسية، وأكثر ارتباطا بالتخطيط وجداول النشر وقرارات رأس المال.
ما الذي فحصه تحليل بيركلي
قيّمت الورقة، وفقا لما يلخصه النص المصدر، كلفة تسليم الحرارة عبر الاستخدامات الصناعية ذات درجات الحرارة المنخفضة والمتوسطة والعالية. واستخدمت بيانات خاصة بكل موقع لتقدير إمكانات الطاقة المتجددة في أكثر من 3000 موقع صناعي في مختلف أنحاء البلاد. وهذه النطاقات مهمة لأن الحرارة الصناعية ليست حالة استخدام واحدة. فالأوضاع تختلف كثيرا بحسب الجغرافيا وجودة الموارد ودرجة حرارة العملية وأسعار الطاقة المحلية.
وبدلا من تقديم متوسط وطني عام، يبدو أن التحليل يركز على الأماكن التي تتوافق فيها تركيبات الموارد في الموقع وتقنيات الحرارة النظيفة بشكل ملائم. ويذكر المصدر أن الجدوى الاقتصادية تكون جذابة بشكل خاص في المناطق ذات أسعار الغاز الطبيعي المرتفعة والموارد المتجددة منخفضة التكلفة، بما في ذلك كاليفورنيا وأجزاء من شمال شرق الولايات المتحدة.
وهذه التفاصيل الإقليمية مهمة. فإزالة الكربون الصناعي غالبا ما تناقش بوصفها تحديا وطنيا، لكن قرارات التبني تُتخذ على مستوى المنشأة. فمصنع فولاذ أو منشأة لمعالجة الأغذية أو موقع كيميائي أو مجمع تصنيع سيقيّم الخيارات بناء على درجات حرارة عملياته، ونمط الأحمال، والتعرض للوقود، والإمكانات المحلية للكهرباء أو الطاقة المتجددة. لذلك فإن النمذجة الخاصة بالموقع تقدم قصة أكثر فائدة من التجريدات الوطنية.
لماذا يهم ثلث الطلب
إن توفير ما يصل إلى ثلث الطلب على حرارة الصناعة في الولايات المتحدة عبر أنظمة متجددة خارج الشبكة سيكون ذا أثر كبير على عدة جبهات. أولا، سيقلل الاعتماد على الغاز الطبيعي في قطاع تعامل معه تاريخيا على أنه الخيار الافتراضي لحرارة العمليات. ثانيا، سيخلق مسارا نحو تكاليف طاقة أكثر قابلية للتنبؤ، خاصة في سوق قد تكون فيه أسعار الغاز متقلبة. ثالثا، سيعزز دور التخزين وتقنيات الإدارة الحرارية التي يجرى الحديث عنها أقل من الرياح والشمس، لكنها أساسية لعمل الأنظمة الصناعية.
وقد صاغ خوسيه دومينغيز، مدير الأبحاث في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، وأحد مؤلفي التقرير، هذه الميزة بلغة اقتصادية في المقابلة الواردة في المصدر. وقال إن أنظمة الحرارة النظيفة يمكن أن تمنح المصنعين مزيدا من التحكم في التكاليف والقدرة على التنبؤ. وربما تكون هذه هي الحجة الأكثر إقناعا للصناعة. فالأهداف المناخية مهمة، لكن المشغلين الصناعيين يتحركون عادة أسرع عندما تتحسن الموثوقية واليقين طويل الأجل في التكلفة في الوقت نفسه.
ويأتي هذا التحليل أيضا ضمن سياق سياسي أوسع. ويشير المصدر إلى أن قطاع الصناعة حددهت إدارة بايدن بوصفه من أصعب القطاعات في الابتعاد عن الوقود الأحفوري. وقد شكل هذا الوصف جزءا كبيرا من النقاش الأخير حول إزالة الكربون: فالكهرباء ونقل الركاب لديهما مسارات تقنية أوضح، بينما يظل الطلب الصناعي على الطاقة أكثر صلابة لأن متطلبات الحرارة مرتفعة والتوقف عن العمل مكلف.
نطاقات الحرارة المختلفة تحتاج إلى تقنيات مختلفة
تسلط المادة المصدر الضوء على نتيجة مهمة من التقرير: لا ينبغي التعامل مع كل حرارة صناعية بالطريقة نفسها. فقد وُصفت مضخات الحرارة بأنها الحل الأنظف والأكثر جدوى من حيث التكلفة للعمليات الصناعية منخفضة الحرارة تحت 200 درجة مئوية. أما في العمليات عالية الحرارة، فقيل إن البطاريات الحرارية تقدم تكاليف تنافسية أو أقل.
وهذا التمييز مهم لأنه يقسم تحدي الحرارة الصناعية إلى شرائح أكثر قابلية للإدارة. توجد التطبيقات منخفضة الحرارة في معالجة الأغذية وصناعة اللب والورق وغيرها من الأنشطة الصناعية التي قد تكون فيها مضخات الحرارة بالفعل خيارا قابلا للتطبيق تجاريا. أما العمليات عالية الحرارة فهي أصعب، لكن التنافسية المبلغ عنها للبطاريات الحرارية تشير إلى أن تخزين الحرارة المكهرب قد يؤدي دورا متزايدا حيث كان الاستبدال المباشر يبدو صعبا.
ويشكل التخزين هنا عنصرا محوريا. فالمنشآت الصناعية لا تستهلك الطاقة فقط عندما تهب الرياح أو تشرق الشمس. ويمكن لدمج التوليد المتجدد مع التخزين الحراري أن يحول الكهرباء المتقطعة إلى حرارة عمليات قابلة للإرسال، ما يجعل الأنظمة في الموقع أكثر توافقا مع العمليات المستمرة. كما أن إدراج الطاقة الحرارية الجوفية الصناعية في ملخص المصدر يشير أيضا إلى نهج قائم على الحزمة من الحلول، لا على تقنية واحدة فقط.
التحفظات حقيقية
النتيجة واعدة، لكن النص المصدر يتضمن أيضا قيودا لا ينبغي تجاهلها. فالورقة لم تخضع بعد لمراجعة الأقران. وهذا لا يبطل النتيجة، لكنه يعني أن التحليل لم يجتز بعد عملية المراجعة الخارجية الرسمية. وبالنسبة لادعاء قد تكون له آثار كبيرة على الاستثمار الصناعي، فإن هذا الفرق مهم.
كما يوجد فرق بين الجدوى الاقتصادية في النمذجة وبين التنفيذ الفعلي. واعترف دومينغيز بأنه حتى عندما تكون هذه الأنظمة اقتصادية، فإنها لا تزال تحتاج إلى التخطيط والتطوير. وقد يبدو ذلك بديهيا، لكنه غالبا العائق الحاسم. فالمنشآت الصناعية تتخذ قرارات الاستثمار في دورات طويلة، وتدمج المعدات حول جداول الإنتاج القائمة، وتواجه مخاطر تشغيلية إذا أخفقت الأنظمة الجديدة. لذا فإن النموذج المواتي هو نقطة بداية، لا ضمانا للتبني.
إضافة إلى ذلك، يصوغ المصدر الفرصة على أنها أنظمة خارج الشبكة أو في الموقع. وهذا مثير للاهتمام استراتيجيا لأنه يشير إلى أن بعض المصنعين قد يقللون تعرضهم لكل من أسواق الوقود الأحفوري وأجزاء من نظام الكهرباء الأوسع. لكنه يعني أيضا أن النشر سيتوقف بدرجة كبيرة على الأرض المحلية وظروف الموقع والتكامل الهندسي وتوافر رأس المال.
ما الذي يتغير إذا صمدت الجدوى الاقتصادية
إذا دعمت أبحاث ومشاريع لاحقة استنتاج بيركلي، فإن الدلالة العملية هي أن إزالة الكربون الصناعي قد تدخل مرحلة مختلفة. فقد ركزت المرحلة الأولى على ما إذا كانت خيارات الحرارة النظيفة موجودة أصلا. أما المرحلة التالية فقد تكون حول الأماكن التي تكون فيها الأرقام منطقية أولا، ومدى سرعة بنائها، وأي القطاعات الصناعية الفرعية يمكن أن تتحرك دون انتظار إصلاح كامل للنظام بأكمله.
وسيكون ذلك تغييرا ملحوظا في نبرة القطاع. فالتصنيفات الصناعية كبيرة، وغالبا ما عُوملت بوصفها البقايا المستعصية من تحول الطاقة. أما نتيجة تفيد بأن ثلث الطلب على الحرارة يمكن تلبيته اقتصاديا بحلول 2035 فلا تلغي الأجزاء الصعبة من التحدي، لكنها تضيق مساحة المستحيل.
لذلك فإن أقوى ما في المادة المصدر ليس رقما واحدا بقدر ما هو الزخم. لقد تقدمت تقنيات الحرارة النظيفة إلى درجة أن أجزاء من الصناعة قد لا تضطر بعد الآن إلى الاختيار بين إزالة الكربون والقدرة على تحمل التكلفة. وفي المواقع الملائمة، قد تبدأ بالاختيار بين الاعتماد على الوقود التقليدي ومجموعة جديدة من أنظمة الطاقة في الموقع التي تعد بانبعاثات أقل مع تحكم أفضل في الكلفة.
هذه المقالة مبنية على تقرير Utility Dive. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on utilitydive.com