ما هو الأجدى : توفير الطاقة بواسطة التبريد المناطقي ؟ أم بتوفيره من محطات الطاقة الشمسية
كيف نشأت خدمة تبريد المناطق ,أوالتبريد المناطقي في منطقة الخليج (District Cooling Service ) ؟
كيف نشأت خدمة تبريد المناطق ,أوالتبريد المناطقي في منطقة الخليج (District Cooling Service ) ؟
لا بد للدراسة من أن تدرس كافة الإحتمالات المتوقعة حتى تغطي معظم الحالات الرئيسية , وقد شملت الدراسة , بعضا من الإفتراضات وأهما :
- فارق التكلفة : من 3000-5000 درهم لكل طن تكييف
- فارق الأداء : من 0.80-1.50 ( 0.7 كيلووات/طن.ساعة) -نوعية الإستخدام .. أي عدد ساعات التشغيل السنوية ( خفيف , متوسط , ثقيل )
- تكلفة بناء محطة طاقة شمسية : 1 دولار/ وات
-مقدار التوليد الكهربائي السنوي من المحطة الشمسية : 1800 كيلووات.ساعة/كيلووات ( إستنادا على أداء نوع معين من اللواقط الشمسية لأجواء مناطقنا الحارة ).
- العمر الإفتراضي : 25 سنة
إذا فرق الاستهلاك خلال ال العمر الإفتراضي بالإفتراضات المذكورة = ٥٠،٠٠٠(طن تكييف )×٤٠٠٠( ساعة تشغيل في السنة ) ×٠،٥ ( فارق الأداء ك.وات.ساعة/طن تكييف)×٢٥ (سنة)=٢،٥٠٠ مليون كيلو وات.ساعة ( 2,500 GW.hrs)
وهنا لابد من البرهنة عى إمكانية لبناء محطة طاقة شمسية يمكنها من تعويض هذا الفارق , أي أنه بإمكانها توليد ( ٢،٥٠٠ مليون كيلو وات خلال ٢٥ سنة ) بتكلفة إجمالية لا تتعدى فارق التكلفة (تكلفة بناء محطات التبريد المناطقي - تكلفة أنظمة التكييف التقليدية )
إذا امكن ذلك ، فإن المطور العمراني بإمكانه أن يستخدم نظام التكييف التقليدي المناسب لميزانية المشروع وان يدفع بفارق التكلفة الى هيئة المياه والكهرباء لتقوم ببناء محطة طاقة شمسية لتوليد الفارق في الاستهلاك .. و بهذا يكون قد استخدم نظام التكييف التقليدي وساهم بفارق الاستثمار ببناء محطة طاقة شمسية تولد كمية الكهرباء ( والتي كانت تفترض أن توفرها محطة التبريد المناطقي ).
وهذه نتيجة الدراسة بإختصار :
أولا : أداء أنظمة التكييف التقليدية ( من ناحية إستهلاك الطاقة الكهربائية): نظرا لأن الأنظمة التقليدية منشؤها الكثير من مصنعي أجهزة التكييف وهي تتفاوت في أدائها بحسب (نوع الكومبرسور المستخدم , أنظمة التحكم والسيطرة المستخدمة , عدد الكومبرسورات المستخدمة وطريقة ترابطها التشغيلي,أسلوب تبريد غاز التبريد,غاز التبريد, درجة حرارة وسائط تبريد الغاز ( الهواء أو الماء ) ... ) فإن أداء انظمة التكييف التقليدية متفاوت , ولكن يجب هنا أن نلفت النظر الى أن مواصفات المباني الحالية تأخذ بعين الإعتبار التطور الحاصل ,لذا و بلا شك سوف يتجه استشاري المشروع نحو الأداء ألأفضل , وعليه فإننا سوف نفترض قيامه بتعيين معدل إستهلاك لا يزيد على 1.30 كيلو وات / طن.
ثانيا : أداء محطات التبريد المناطقية : تتفاوت محطات التبريد المناطقي في أدائها , ففي الوقت الذي ينشرفيه مصنعوا أنظمة التبريد الرئيسية معدلات كفاءة عالية ( متدنية في معدل الاستهلاك) تتحفظ فيه الشركات المزودة للتبريد المناطقي بنشر بياناتها التشغيليىة!! ولكن إحدى الجهات الرسمية قد نشرت بأن معدلات الإستهلاك (1 كيلووات.ساعة / طن ) يمثل شريحة من محطات التبريد المناطقي , و عليه يمكننا ان نبدأ بإستخدم( 1,3-1,0 = 0.3) كيلو وات لكل طن كحد أدنى للمقارنة ثم نقوم بإفتراض بفوارق أكثر لتشمل الدراسة أنظمة تكييف أكثر تباينا وتشمل أيضا محطات تبريد أفضل أداءا , ليصل الأفتراض بأن الفارق في الأداء هو 0,7 كيلووات.ساعة لكل طن( مع العلم بأننا هنا لا نحتسب نسبة الهالك من شبكة التبريد المركزية والتي ذكرتها الجهة المذكورة بأنها قاربت ال 9% )!
كيف نشأت خدمة تبريد المناطق ,أوالتبريد المناطقي في منطقة الخليج (District Cooling Service ) ؟
كيف نشأت خدمة تبريد المناطق ,أوالتبريد المناطقي في منطقة الخليج (District Cooling Service ) ؟
كيف نشأت خدمة تبريد المناطق ,أوالتبريد المناطقي في منطقة الخليج (District Cooling Service ) ؟
إزدهرت خدمة التبريد المركزية والتي تعرف ب ( ديستركت كولينج ) أو أن صحت مجازاالترجمة ( التبريد المناطقي ) عندما كان ( فارق معدل الإستهلاك بين انظمة التكييف التقليدية وأنظمة التكييف ( والتي تبرد بالمياه في أبراج التبريد ) عاليا ..مما شفع لنشوء شركات عملاقة تتاخم مؤسسات وهيئات الخدمات العامة ( المياه والكهرباء وغيرها )..في وقت كانت تكلفة إنتاج الطاقة من الخلايا ( اللواقط_ الألواح ) الشمسية عاليا نسبيا.
الا ان تكلفة بناء محطات الطاقة الشمسية قد انحدرت بشكل تسارعي خلال العقدين الماضيين لتصل الى ما دون الألف الدولار الواحد لكل كيلووات ( أقل من دولار واحد لكل وات ).. في حين أن تكلفة بناء محطات التبريد المناطقي لم تتغير بشكل مجد ..لهذا أصبحت محطات الطاقة الشمسية في موقع تنافسي شديد للتبريد المناطقي ؛
وعليه بات من الضروري عقد مقارنات إقتصادية مع التكلفة الحالية لبناء محطات الطاقة الشمسية قبل الولوج في أية استثمارات هدفها تخفيض استهلاك الطاقة الكهربائية من خلال أنظمة التبريد المناطقي .فإذا تمت البرهنة على أن محطات الطاقة الشمسية لديها القدرة على تعويض الفارق في الإستهلاك الكهربائي بين أنظمة التكييف التقليدية ومحطات التبريد المناطقي بتكلفة متقاربة مع قيمة الفارق بين تكلفة النظامين فإن الدعوة الى تحويل الإستثمارات الحكومية الى بناء محطات الطاقة الشمسية أجدى وأقل ضررا على المستهلك .
وهنا نحاول الإجابة على السؤال وهو : لو أراد المطور بناء حي عمراني ( 10 ملايين قدم مربع تقريبا ) من مجموعة من الابنية حاجتها الى التكييف يقدر ب ٥٠ ألف طن تبريد( RT 50,000 ) فلو أراد أن يستخدم أنظمة التكييف التقليدية ، فكم ستكون الزيادة في الاستهلاك الكهربائي فيما لو قورنت بالإستهلاك الكهربائي المنخفض نسبيا جراء إستخدام خدمة التبريد المناطقي ؟ وهنا نعرض مثالا مبسطا لندرك هذا الواقع التنافسي بين النظاميين المذكورين ,
وهنا سنحاول الرد على مجموعة من الأسئلة :
- ما هي سعة محطة الطاقة الشمسية لكي تبرر التحول من إنشاء محطة تبريد مركزية ؟
- ما هو الإستثمار المتوقع في ظل التكلفة الحالية لمحطات الطاقة الشمسية ؟
- هل ستعوض سعة المحطة الشمسية المقترحة الفارق في مقدار الإستهلاك ؟
لا بد للدراسة من أن تدرس كافة الإحتمالات المتوقعة حتى تغطي معظم الحالات الرئيسية
إستهلاك محطة التبريد المناطقي للمياه
بيان فائض الإستهلاك الكهربائي من محطة شمسية سعتها 81 ميجاوات_25 سنة
بيان فائض الإستهلاك الكهربائي من محطة شمسية سعتها 81 ميجاوات_25 سنة
الإرشادات والتوصيات المترتبة
ضرورة القيام بدراسة - جدوى إقتصادية تبين :
- الفارق بين تكلفة محطات التبريد المناطقي و تكلفة محطات الطاقة الشمسية .
- الفوارق في مقدار الطاقة الكهربائية التي توفرها أنظمة التبريد المناطقي دراسة فنية على ضوء البيانات الميدانية التشغيلية لمحطات التبريد المناطقي
- مقدار الهالك من طاقة التبريد في شبكة المواسير و محطات التوزيع ( ETS) وأثر ذلك على : - كفاءة محطات التبريد المناطقي - كفاءة أنظمة التكييف المزودة بنظام التبريد المناطقي .
تقدير كمية المياه التي تستنفذها أنظمة التبريد المناطقي .
- التكلفة الإضافية التي يتحملها المطور لكي أنظمة التكييف الخاصة بالمباني مع نظام التبريد المناطقي حيث يتعين عليه تكلفة إضافية لتحديث ( FCUs, Control Valves , ...) لتتناسب مع نظام التبريد المناطقي.
- تقدير لمجمل الفوائد المترتبة على إخلاء حرم الخدمات من شبكات المياه المبردة والتي تصل الى 3 أمتار عرضا من حرم الطرق تخصص لمد الشبكة.
- تقدير حالات الطوارئ والتي تلزم مزودي خدمة التبريد المناطقي لتركيب أنظمة تبريد متنقلة في المناطق المزدحمة مع متطلباتها .
- فضلا عن ذلك , فإن السوق يزخر بأنظمة تكييف مطورة بحيث قلصت الفارق بين كفاءتها و كفاءة التبريد المناطقي .
بيان فائض الإستهلاك الكهربائي من محطة شمسية سعتها 81 ميجاوات_25 سنة
بيان فائض الإستهلاك الكهربائي من محطة شمسية سعتها 81 ميجاوات_25 سنة
بيان فائض الإستهلاك الكهربائي من محطة شمسية سعتها 81 ميجاوات_25 سنة
الشكل أعلاه لمحطة طاقة شمسية سعتها 54 ميجاوات, ومعدل فوارق الأداء يصل الى 0.5 كيلو وات .ساعة لكل طن , حيث إستوعبت المحطة بكامل سعتها التوليدية للكهرباء حتى في فرضية الإستعمال الثقيل, حيث أصبح الفارق سالبا بمقدار قليل . كما أن قيمتها الإستثمارية لا تتجاوز فارق التكلفة بين النظامين حسب التكلفة السوقية للنظامين .
فضلا عن ذلك , فإن التبريد المناطقي يزخر بمجموعة من عناصر تكلفة إضافية , يتكبدها المستهلك بحيث يجب إحتسابها عند دراسة فارق التكلفة ( الواقعية ) إضافة الى ما تم إفتراضه أعلاه , حيث أن الدراسة لم تقيم تكلفة عناصر التكلفة الإضافية :
1- تكلفة المياه المستهلكة في نظام التبريد المناطقي
الشكل المقابل يبين كمية المياه والتي تستنفذها محطات التبريد المناطقي للحالات الثلاثة ( الإستخدام الخفيف والمتوسط والثقيل ) حيث تصل (5- 10 ) مليار جالون من المياه , بما تعادل قيمتها الحالية ( 250-450 ) مليون درهم , وهذه تمثل 15% فقط من (تعرفة الإستهلاك) التي يدفعها المستخدم طوال هذه الفترة الزمنية .
2- كمية الهالك ( الفاقد ) من طاقة التبريد والتي تستهلك نظرا لطول شبكة أنابيب خدمة التبريد المناطقي . حيث أن الأنابيب تكون مدفونة بالتربة مما يعرضها لإكتساب جزء من حرارة التربة مع كونها معزولة عزلا حراريا , وهذه ترفع من درجة حرارة المياه المبردة مما يعني فقدها لجزء من طاقة التبريد .
ولو إحتسبنا نسبة الهالك في شبكة التبريد المناطقي والتي قدرت بحوالي 9% حسب البيانات المنشورة , فإن إنتاج المحطة الشمسية من الطاقة الكهربائية يجب أن يعدل بزيادة مقدارها بين 340 و 450 GWhrs أي ما تعادل قيمتها بحسب تعرفة الطاقة الكهربائية الحالية ( بدون تكلفة زيادة الوقود ( Fuel Surcharge ) 170-130 مليون درهم.
3- الطاقة الكهربائية اللازمة لضخ المياه المبرد من محطة التبريد المناطقي الى كافة مباني الحي العمراني/السكني ورجوعه ثانية الى المحطة , حيث أن طول الشبكة يصل الى بضعا من الكيلومترات
