تقنيات التبريد بالحالة الصلبة: بديل بيئي للتكييف التقليدي أم وعد بعيد المنال؟

تتنافس شركات ناشئة على تطوير أنظمة تبريد كهرحرارية ومغناطيسية وضغطية خالية من مواد التبريد الضارة، في ظل استئثار التكييف التقليدي بـ7% من استهلاك الطاقة العالمي.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
١٦ يونيو ٢٠٢٦
القراءات
١
الوقت
قراءة دقيقتين
رسم توضيحي لنظام التبريد المعياري بالحالة الصلبة من شركة ميمك سيستمز

مع توقعات وكالة الطاقة الدولية بأن يتضاعف عدد أجهزة التكييف ثلاث مرات بحلول عام 2050، ومع استئثار هذه الأجهزة بـ7 بالمئة من استهلاك الكهرباء عالمياً وإسهامها بـ3 بالمئة من انبعاثات الغازات الدفيئة، باتت الحاجة إلى بدائل أكثر استدامةً ملحّةً كما يُوحي به صيف 2026 الحارق الذي تشهده مناطق واسعة من العالم.

تُقدّم أنظمة التبريد بالحالة الصلبة نفسها باعتبارها البديل المنتظر، إذ تعتمد على نقل الحرارة عبر مواد صلبة بدلاً من دورة السوائل المبرّدة والضواغط الميكانيكية التي تميّز أجهزة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء التقليدية. وتتشعّب هذه التقنيات إلى أربعة مسارات رئيسية: التبريد الكهرحراري الذي يُمرّر تياراً عبر أشباه الموصلات لنقل الحرارة، والتبريد المغناطيسي الحراري الذي يستثمر تغيّر درجة الحرارة عند تمغنط المواد، والمرونة الحرارية القائمة على التمدد والانكماش الميكانيكي للمواد، والضغطي الحراري الذي يُنتج التبريد عبر تغيّر الضغط.

أبرز ما يُميّز هذه التقنيات أنها لا تستخدم مادة التبريد R410A السائدة في أجهزة التكييف الأمريكية، التي تبلغ قدرة الاحترار العالمي لها أكثر من 2000 ضعف ثاني أكسيد الكربون. ومن أبرز الشركات الناشئة: ميمك سيستمز (نيويورك) المتخصصة في التبريد الكهرحراري، وماغنوثيرم (ألمانيا) للمغناطيسي الحراري، وباروكال (المملكة المتحدة) للضغطي الحراري، وفريق بحثي في هونغ كونغ طوّر جهازاً مرونياً حراريا بلغ درجات دون الصفر.

غير أن الخبراء يُنبّهون إلى عقبات جوهرية؛ فمعامل الأداء في أنظمة التكييف الحديثة يبلغ 3، أي نقل ثلاث وحدات حرارة لكل وحدة طاقة، في حين تُعاني الأنظمة الكهرحرارية من ضعف الكفاءة عند فروق الحرارة الكبيرة، مما يحصرها في تطبيقات محدودة. ويُضيف البروفيسور براموند ريدي من جامعة ميشيغان تساؤلاً جوهرياً: "لماذا لا تضاهي أنظمة الحالة الصلبة كفاءة الدورات الديناميكية الحرارية التقليدية؟"

تبقى أجهزة الاختبار التجارية شحيحةً مما يُعسّر المقارنة العلمية الدقيقة. ومن المرجّح أن تحتاج الأنظمة الضغطية والمرونية حتى ثلاث سنوات قبل توافرها في السوق. بيد أن المتفائلين يُشيرون إلى ميزة إضافية هي البساطة الميكانيكية لهذه الأنظمة إذ تخلو من الأجزاء المتحركة مما يُطيل عمرها الافتراضي.

يحمل هذا التطوير دلالةً خاصة للدول العربية، ولا سيما دول الخليج التي تُعدّ من بين المناطق الأعلى استهلاكاً لطاقة التكييف في العالم بسبب درجات الحرارة الصيفية التي تتجاوز 45 درجة مئوية. وفي سياق مبادرة السعودية الخضراء وأهداف الإمارات للحياد الكربوني بحلول 2050، يُمثّل التحول نحو تقنيات تبريد أعلى كفاءةً وأقل ضرراً بيئياً ضرورةً استراتيجية، خاصةً أن استهلاك أجهزة التكييف يُشكّل النصيب الأكبر من الطلب على الكهرباء في دول الخليج خلال أشهر الصيف.

يُقدّر المحللون أن تقنيات الحالة الصلبة لن تحلّ محل التكييف التقليدي كلياً في المدى المنظور، لكنها قد تستحوذ على 5 بالمئة من السوق، وهي حصة كافية لأثر مناخي ملموس في دولة كالهند التي تعتزم تركيب عشرات الملايين من أجهزة التكييف خلال العقد المقبل. ويبقى الرهان مفتوحاً: هل ستُحلّ معضلة الكفاءة قبل أن تكسب هذه التقنيات ثقة المستهلك والمُصنّع؟

المصدر الأصلي
MIT Technology Review
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من بيئة

معدات كاتربيلر الثقيلة في معرض تقني تعرض تقنيات LiDAR والمركبات ذاتية القيادة

كاتربيلر تنقل دروس أتمتة المناجم إلى نشر الذكاء الاصطناعي في مصانع المستقبل

تستثمر شركة كاتربيلر العملاقة عقودها من خبرة الأتمتة في مناجم المعادن لنشر الذكاء الاصطناعي عبر 1.6 مليون أصل متصل، ومساعد صوتي للتقنيين في الميدان، وتوائم رقمية لمواقع البناء.

TechCrunch
شاحنة كهربائية على الطريق كنموذج للسيارات الكهربائية الأمريكية

شاحنة كهربائية بأقل من 25,000 دولار: هل تُنجح Slate Auto حيث أخفقت سياسات الطاقة النظيفة؟

تطرح شركة Slate Auto شاحنة كهربائية صغيرة بسعر 25,000 دولار وبطارية فوسفات حديد الليثيوم بمدى 205 أميال، مراهنةً على أن المشكلة الأساسية في الاعتماد على السيارات الكهربائية هي السعر لا المدى.

MIT Technology Review
طائرة مسيّرة تجارية تحلق في السماء تمثيلاً للتنافس التكنولوجي بين الولايات المتحدة والصين في قطاع الطائرات المسيّرة والروبوتات

أمريكا تُحكم قبضتها على الطائرات المسيّرة والروبوتات لكن الصين تملك ما لا يمكن حظره: الحجم

فرضت الولايات المتحدة رسوماً جمركية على الطائرات المسيّرة والروبوتات الأجنبية بذريعة الأمن القومي، غير أن الصين التي تمسك بـ86% من سوق الروبوتات الإنسانية العالمية قد تُحوّل هذه القيود إلى فرصة للسيطرة على الأسواق الدولية.

TechCrunch
نهر ثواتس الجليدي في القارة القطبية الجنوبية كما يبدو من طائرة بحثية في مشروع IceBridge

مئات الزلازل الخفية اكتُشفت قرب نهر ثواتس الجليدي وتُهدد برفع البحار ثلاثة أمتار

رصد علماء أستراليون 245 زلزالاً جليدياً مخفياً بالقرب من نهر القيامة الجليدي بأنتاركتيكا بين 2010 و2023، وهي إشارات تُحذر من تسارع وتيرة ذوبانه وعواقبه الكارثية على مستويات البحار عالمياً.

ScienceDaily
الحاسوب الكمي IBM Q System One في معرض لاس فيغاس 2019

الحاسوب الكمي لشركة IBM يحل مسألة تعجز عنها الحواسيب الكلاسيكية في 15 دقيقة

حقق باحثو IBM وجامعة شيكاغو إنجازاً تاريخياً في الحوسبة الكمية باستخدام 70 كيوبتاً منطقياً مصحَّح الأخطاء، إذ أتموا عملية حسابية معقدة في ربع ساعة فقط.

ScienceDaily
نهر جليدي صخري في المرتفعات الأمريكية

باحثون يكتشفون خزاناً جليدياً ضخماً مختبئاً في باطن جبال ولاية يوتا الأمريكية

استخدم فريق بحثي قياسات الجاذبية لرسم خريطة ثلاثية الأبعاد لنهر جليدي صخري مدفون تحت جبل تيمبانوغوس في يوتا، تبيّن أنه يحوي ما يكفي لملء 600 مسبح أولمبي.

ScienceDaily