ثاني أكسيد الكربون: المنقذ للاستدامة؟

بينما يواجه العالم التغير المناخي، تمهد المبردات ذات الإمكانات المنخفضة لإحداث الاحتباس الحراري (GWP) الطريق نحو أنظمة أكثر خضرة. يُشَاد بثاني أكسيد الكربون (CO2 / R-744) كمبرد طبيعي ليكون الحل لأهداف إزالة الكربون في صناعة التبريد. وعلى الرغم من أن مميزات ثاني أكسيد الكربون البيئية لا يمكن إنكارها، فهل سيؤدي التحول إلى R-744 إلى تقليل فوري للبصمة الكربونية، أم أن هناك عوامل أخرى لتحقيق الأهداف البيئية؟ تهدف هذه المقالة إلى استكشاف العوامل المختلفة التي تؤثر على استدامة أنظمة التبريد وتوضيح السبب في أن ثاني أكسيد الكربون بمفرده لا يمثل الحل السحري للوصول إلى صافي صفر انبعاثات.

فوائد استخدام ثاني أكسيد الكربون كمبرد صديق للبيئة

لنكن واضحين، هناك العديد من الأسباب التي تجعل R-744 بديلاً ممتازًا للمبردات الصناعية.

1) التأثير البيئي

يمتلك ثاني أكسيد الكربون إمكانات احتباس حراري تبلغ 1 وإمكانات تدمير للأوزون تبلغ 0. من خلال التحول إلى ثاني أكسيد الكربون، يمكن للصناعة التخفيف من الانبعاثات المباشرة للغازات الدفيئة القوية وتقليل التأثيرات المناخية الناتجة عن التسربات والتخلص غير السليم.

2) ثاني أكسيد الكربون موجود طبيعياً ومتوافر في البيئة

على عكس المبردات الاصطناعية، يمكن الحصول على ثاني أكسيد الكربون دون إحداث اضطراب كبير في البيئة.

3) مجموعة من التطبيقات الموفرة للطاقة

عندما يُستخدم في التطبيقات المناسبة، تشتهر أنظمة التبريد القائمة على ثاني أكسيد الكربون (خاصة الأنظمة فوق الحرجة) بكفاءتها في استهلاك الطاقة. وهي مثالية للتبريد التجاري ومضخات الحرارة في المناخات الباردة، حيث تساهم مكاسب الكفاءة في تقليل استهلاك الطاقة الكلي والمساهمة في تحقيق إزالة الكربون.

4) الأمان

ثاني أكسيد الكربون غير قابل للاشتعال، وغير متفجر، وغير سام، مما يجعله خيارًا آمنًا.

5) الحجم الكتلي المنخفض

يتميز ثاني أكسيد الكربون بحجم كتلي منخفض، مما يسمح بتركيب معدات مدمجة واستخدام كميات صغيرة منه.

6) غير قابل للتآكل

ثاني أكسيد الكربون متوافق مع جميع المواد نظرًا لأنه غير قابل للتآكل.

قيود استخدام ثاني أكسيد الكربون كمبرد صديق للبيئة

في العديد من التطبيقات، يعد ثاني أكسيد الكربون خيارًا مستدامًا حقًا. ومع ذلك، هناك حدود للاعتماد على R-744 وحده لتحقيق أهداف إزالة الكربون.

1) تحديات اختبار المنتج

تحتاج جميع الجهات الفاعلة في الصناعة إلى بيانات موثوقة ودقيقة عن أداء المنتج لتحديد المواصفات وشراء وتصميم وتركيب وصيانة وتشغيل أنظمة التبريد. ومع ذلك، فإن الاختبار المطلوب للحصول على هذه البيانات لأجهزة التبريد المعتمدة على ثاني أكسيد الكربون معقد، حيث أن العديد من المتغيرات تؤثر على الأداء.

على سبيل المثال، هناك مئات الطرق لزيادة أداء المبادلات الحرارية:

• تؤثر هندسة المبادلات الحرارية، والمواد، وزوايا الزعانف، ونوعها بشكل كبير على معامل نقل الحرارة، حتى عند استخدام نفس مساحة التبادل الحراري.
• عند مقارنة اثنين من المبادلات الحرارية من نفس النوع والهندسة والتقنية، يمكن أن يتميز أحدهما بأداء أفضل بكثير.
• يمكن أن تحسن الإضافات إلى المبردات (السوائل النانوية؛ الجزيئات النانوية الموزعة في المبردات أو الزيوت) معامل نقل الحرارة اعتمادًا على نوع المبادلات الحرارية.
• يمتلك ثاني أكسيد الكربون خصائص فريدة تتطلب عملية اختبار وتصحيح خاصة لتحقيق نتائج دقيقة.

بالنسبة للمصنعين الذين يقدمون بيانات الأداء الخاصة بهم، فإن الاختلافات في مرافق الاختبار، ومعايرة المعدات، والإجراءات، يمكن أن تضيف إلى هذه التعقيدات. البيانات التي لم يتم التحقق منها بشكل مستقل قد تكون عرضة للاختلافات بين الأداء المتوقع والمعلن. لذلك، قد لا يتمكن صانعو القرار دائمًا من الاعتماد على البيانات المعلنة وحدها لتحديد ما إذا كان المنتج سيؤدي كما هو مزعوم.

2) الأداء الضعيف

المنتجات التي تم تحديدها بناءً على بيانات غير صحيحة قد:

• تستهلك طاقة أكبر وتؤدي إلى تكاليف تشغيل أعلى.
• تزيد من البصمة الكربونية.
• تؤثر سلبًا على أداء واستهلاك الطاقة لأجزاء أخرى من النظام.
• تكون غير متوافقة مع اللوائح.
• لا تلبي متطلبات المستخدم النهائي.
• تكون أكثر عرضة للأعطال والانهيار.
• تؤدي إلى شكاوى وغرامات ودعاوى قضائية.
• تلحق ضررًا بالسمعة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن أي فائدة مالية من تثبيت منتج أرخص قد تصبح غير مجدية بسبب زيادة تكاليف الطاقة المستمرة.

3) تحديات تصميم النظام

تتطلب أنظمة ثاني أكسيد الكربون غالبًا ضغوطًا أعلى لتعمل بشكل فعال، مما يؤدي إلى تصاميم أكثر تعقيدًا وأحيانًا إلى زيادة في الطلب على الطاقة وتكاليف التشغيل. كما أن الحاجة إلى مواد ومكونات خاصة تتحمل الضغوط العالية تزيد من الاستثمار الأولي المطلوب لتثبيت أنظمة ثاني أكسيد الكربون، مما يجعل التكلفة أكثر تحديًا.

4) ثاني أكسيد الكربون ليس حلاً عالميًا

R-744 ليس مبردًا مثاليًا لجميع المناخات أو التطبيقات. في المناخات الأكثر دفئًا، قد تعاني أنظمة ثاني أكسيد الكربون من كفاءة طاقة أقل، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة للحفاظ على مستويات التبريد المطلوبة. هذا يقلل من الفائدة البيئية الصافية ويبرز الحاجة إلى مراعاة الظروف الإقليمية عند اختيار المبرد.

تقليل البصمة الكربونية

لتحقيق تخفيضات كبيرة في انبعاثات الكربون، فإن التحول في استخدام المبردات وحده غير كافٍ؛ يجب أيضًا إعطاء الأولوية لكفاءة الطاقة. ولكن مع خطر وجود بيانات أداء غير دقيقة، كيف يمكن لصانعي القرار تحديد المنتجات الموفرة للطاقة بشكل حقيقي والتي توفر المعلومات الحيوية حول أدائها في منطقتهم؟

لحسن الحظ، العديد من المصنعين يعتمدون على مختبرات طرف ثالث للتحقق من بياناتهم بشكل مستقل. يقلل استخدام المختبرات المستقلة بشكل كبير من التحيز في إجراءات الاختبار. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون هذه المختبرات في طليعة اختبار المنتجات باستخدام أحدث التقنيات والمنهجيات لحساب الأداء الفعلي. يتجاوز بعض المصنعين هذا الأمر عن طريق الحصول على شهادات لمنتجاتهم.

تضيف الشهادات مستويات إضافية من التقييم، مثل عمليات تدقيق المصنع وفحوصات البرمجيات. تخضع المنتجات أيضًا لعملية مراقبة لضمان استمرارها في الامتثال للبيانات المعلنة. توفر الشهادات عملية تقييم شاملة وصارمة. على سبيل المثال، برنامج **Eurovent Certified Performance** لمبادلات الحرارة يختبر أداء المنتج في تسع مناطق محددة، مما يتيح لصانعي القرار الثقة في الأداء المطلوب في المناخ المحدد.

كما تزيل الشهادة الاتصال المباشر بين المصنع والمختبر، مما يوفر حيادية حقيقية. لذلك، تُستخدم الشهادات غالبًا كعلامة على المنتجات عالية الأداء، مع الميزة الإضافية التي تتيح لأي شخص الوصول إلى البيانات المعتمدة لاختيار ومقارنة المنتجات على أساس مماثل.

بالإضافة إلى اختيار المبرد وكفاءة الطاقة، يجب على صناعة التبريد أن تتبنى استراتيجيات تصميم شاملة. يشمل ذلك تصميم المباني والبنية التحتية التي تقلل من الحاجة الإجمالية للتبريد من خلال تقنيات التبريد السلبي، واستعادة الحرارة المهدرة، واستخدام الحرارة. يمكن للشبكات الذكية وتقنيات إنترنت الأشياء (IoT) تحسين أداء أنظمة التبريد، مما يضمن تشغيلها فقط عند الحاجة وتقليل هدر الطاقة.

الأهم من ذلك، لا يجب أن تكون تكلفة الشراء الأولية هي الأولوية الوحيدة. على الرغم من أن الاستثمار الرأسمالي في تثبيت أنظمة ثاني أكسيد الكربون قد يكون أكبر من الأنظمة المعتمدة على مركبات الهيدروفلوروكربون، يجب على صانعي القرار النظر في دورة حياة النظام. سيكون لأداء الطاقة تأثير أكبر على كفاءة النظام، والبصمة الكربونية، وتكاليف التشغيل الطويلة الأجل، مما يجعل انخفاض السعر الأولي خيارًا غير حكيم في كثير من الأحيان.

الخاتمة

تبني ثاني أكسيد الكربون كمبرد يمثل بلا شك خطوة إيجابية نحو إزالة الكربون، حيث يوفر تقليلاً كبيرًا في الانبعاثات المباشرة بفضل انخفاض GWP و ODP، إلى جانب وفرته الطبيعية. ومع ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون ليس حلاً س

حريًا. يجب على الشركات النظر في الأنظمة بشكل كلي، وليس فقط من منظور التكلفة الأولية. تعتبر كفاءة الطاقة محورية، وكذلك اختيار المبرد المناسب للمناخ والتطبيق المحددين.

التحول إلى المبردات وحده لن يكون كافيًا لتحقيق تخفيضات كبيرة في انبعاثات الكربون؛ فالكفاءة الطاقية تلعب دورًا بنفس الأهمية. من خلال الجمع بين هذين الجانبين، يمكن لصناعة التبريد المساهمة بشكل كبير في تقليل البصمة الكربونية ودعم الجهود العالمية لإزالة الكربون بطريقة مستدامة وطويلة الأمد.
 

عرض المنتجات المعتمدة