تطوير توربينات المضخات الحرارية للاستعمالات السكنية والتجارية
تمكنت شركة إنفيينت تورباين ومقرها الولايات المتحدة من تطوير توربينات المضخات الحرارية للاستعمالات السكنية والتجارية التي تعتمد جميعها شكلاً من أشكال التبريد أو الحرارة المهدرة المتاحة للاستعمال أو الماء.
تطوير توربينات المضخات الحرارية
وتم تصميم التوربينات الجديدة للمضخة الحرارية “كافجينكس” لاستعمالها مع بطارية تدفق الأكسدة في المياه المالحة سالجينكس.
ويمكن استعمال نظام توربينات المضخات الحرارية مع توليد الطاقة الكهروضوئية إذ تخطط الشركة لتركيب تجريبي لتقييم هذا الإدماج في بيئة العالم الحقيقي حسبما قال الرئيس التنفيذي لشركة إنفيينت تورباين غريغوري جيزي لمجلة بي في ماغازين.
وتستعمل أحدث توربينات المضخات الحرارية الطاقة الكهروضوئية أو مصادر الكهرباء البديلة للتبريد المتزامن والطاقة الهيدروليكية وهي مناسبة لتشغيل الآلات الصناعية بمحركات هيدروليكية وتتميز بمعامل أداء يتجاوز 3.
تركيبة النظام المقترح
وتتضمن تركيبة النظام المقترح لتوربينات المضخات الحرارية الطاقة الكهروضوئية أو مصادر الطاقة البديلة التي تعمل على تشغيل محرك كهربائي يشغل ضاغط العمود.
ويقوم قرص التجويف بضغط مائع التشغيل السائل ليتحول إلى بخار الذي يجري بعد ذلك تسخينه لزيادة الضغط وتوسيعه من خلال توربين ذي عمود مشترك.
في المقابل يؤدي دوران توربين العمود إلى تشغيل ضاغط التجويف الأمامي والمضخة الهيدروليكية ومضخة التغذية ويتم بعد ذلك تكثيف البخار لأغراض التبريد.
ويستعمل التوربين عموداً مشتركاً لتشغيل ضاغط التجويف على الفور من السائل إلى الغاز المضغوط ويشغل مأخذ الكهرباء الهيدروليكي.
ويجري تشغيل المجموعة بوساطة محرك كهربائي وتصبح ذاتية التشغيل تشبه دورة التوربينات التقليدية مع الحاجة إلى الحرارة للحفاظ على الدورة.
وقال الرئيس التنفيذي لشركة إنفيينت تورباين غريغوري جيزي: تتمثل إحدى أكبر فوائد استعمال توربينات المضخة الحرارية هذه في الإنتاج المتزامن للتبريد.
وأوضح: يمكننا أخذ الحرارة من مراكز بيانات معالجات الذكاء الاصطناعي واستعمال تلك الحرارة لتشغيل التوربينات ثم إعادة التبريد بصفته جزءاً من تلك الدورة.
ويرتبط التوربين بوساطة عمود مشترك بالضاغط وملحقات مأخذ الكهرباء وفق ما نشرت مجلة بي في ماغازين.
وبفضل الحرارة المتغيرة من الألواح الكهروضوئية أو الطاقة الشمسية الحرارية يخزن النظام الحرارة في بطارية رملية أو خزان ماء ساخن ما يعالج انقطاع الطاقة الشمسية ويوفر تخزيناً حرارياً متساوياً.
تخزين الحرارة
ويمكن استعمال كريّات الزيوليت وهي نوع من أحجار سيليكات الألومنيوم بصفتها وسيلة لتخزين الحرارة.
وقال الرئيس التنفيذي لشركة إنفيينت تورباين غريغوري جيزي: تتمتع كريات الزيوليت ببعض الصفات المثيرة للاهتمام بما في ذلك إطلاق كميات هائلة من الحرارة المخزنة عند استعمال الماء ما يجعلها مثالية لهذا الاستعمال.
وأشار إلى أنه يمكن استعمال الطاقة الشمسية الكهروضوئية لتخزين الحرارة في كريات الزيوليت ثم يمكن إطلاق الحرارة عند الحاجة كما أنه يمكن دمج توربينات المضخة الحرارية مع وحدات تخزين البطاريات.
وأضاف جيزي أن دمج البطاريات هو حل قابل للتطبيق وأن المضخات الحرارية يمكنها تخزين الكهرباء الزائدة المتولدة خلال ذروة سطوع الشمس وإمداد الكهرباء خلال فترات انخفاض ضوء الشمس ما يضمن التشغيل المستمر لأحد توربينات المضخة الحرارية.
وأفادت الشركة المصنعة بأن أحدث توربينات المضخات الحرارية يتميز بكفاءة عالية في تحويل الطاقة ما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة.
وأشار جيزى إلى أن هذه الكفاءة تتحول إلى انخفاض تكاليف التشغيل بمرور الوقت خاصة في تطبيقات التدفئة والتبريد.
وأردف: يمكن تحقيق المراجحة القائمة على الشبكة عن طريق استعمال الكهرباء خارج أوقات الذروة من الشبكة لتوليد الماء البارد عبر نظام (كالماك) أو الثلج الذي يمكن استعماله في أثناء ذروة الكهرباء عندما تكون معدلاتها أعلى بكثير ما يحقق وفورات كبيرة في التكاليف.
في سياق متصل تقوم الشركة حالياً بتطوير واختبار توربين مضخة حرارية من النظام نفسه في مدينة ماديسون بولاية ويسكونسن الأميركية.
وترغب الشركة ببيع النظام في أي قطاع سوقي تُستعمل فيه المضخات الحرارية والمحركات الهيدروليكية ويشمل ذلك الصناعة والمعدات الصناعية الكبيرة مثل معدات البناء.
وقال جيزي: يمكن استعمال النظام لتحديث أنظمة المضخات الحرارية التي تُستعمل لتكييف الهواء وتسخين الماء مشيراً إلى أن مثل هذه الأنظمة تحقق للمستهلك توفيراً في الطاقة والتكلفة بنسبة تتراوح بين 20 و80 بالمئة.
