مستقبل التبريد في نيوم ومشروع البحر الأحمر 2026
كيف تعتمد هذه المشاريع على تبريد مناطق متكامل مع الطاقة المتجددة والتخزين الحراري.
اربط TES بالمشاريع العملاقةهذا المقال موجه إلى الاستشاريين، مطوري المشاريع، ومشغلي تبريد المناطق الذين يبحثون عن وسائل عملية لتخفيض ذروة الأحمال الكهربائية واستغلال التعرفة الليلية والطاقة المتجددة. التخزين الحراري (TES) لم يعد رفاهية تقنية، بل عنصر أساسي في تصميم محطات تبريد المناطق الحديثة. للمراجعة العامة لنظام تبريد المناطق نفسه، راجع دليل تبريد المناطق الشامل كصفحة ركيزة.
الفكرة البسيطة لـ التخزين الحراري هي أن تقوم بإنتاج جزء كبير من طاقة التبريد في وقت تكون فيه الكهرباء أرخص أو الطاقة المتجددة متوفرة بكثرة (غالباً ليلاً)، ثم تخزن هذه البرودة في خزان TES وتستخدمها خلال ساعات الذروة نهاراً بدلاً من تشغيل جميع الشيلرات بأقصى حمل.
في سياق تبريد المناطق، يصبح TES أداة قوية لتحقيق:
توجد عدة تقنيات لتخزين البرودة، لكن الأكثر انتشاراً في تطبيقات تبريد المناطق هي:
| التقنية | وصف مبسط | مزايا رئيسية | ملاحظات تصميمية |
|---|---|---|---|
| خزان مياه مبردة (Chilled Water TES) | خزان كبير يحتوي على طبقات من المياه بدرجات حرارة مختلفة، يتم الشحن والتفريغ عبر التحكم في الطبقات. | تقنية مفهومة وبسيطة نسبياً، مناسبة لأحجام معينة من المشاريع. | يتطلب مساحات كبيرة نسبياً، وحساسية في التحكم بالطبقية الحرارية داخل الخزان. |
| خزان ثلج (Ice Storage) | إنتاج ثلج ليلاً وتذويبه نهاراً لتمرير مياه مبردة بدرجة حرارة منخفضة جداً. | كثافة تخزين طاقة أعلى من الماء، ما يقلل حجم الخزان المطلوب. | يتطلب تصميماً دقيقاً لدرجات الحرارة وتوافقاً مع ملفات هواء أو مبادلات مصممة لدرجات منخفضة. |
| مواد تغيير الطور (PCM) | استخدام مواد خاصة تمتص أو تطلق حرارة عند تغيير حالتها (صلب/سائل) ضمن مدى درجة حرارة معين. | إمكانية تحقيق تخزين عالي الكثافة ودمجه في عناصر البناء نفسها في بعض التطبيقات. | أكثر تعقيداً وتخصصاً، وتتطلب دراسة دقيقة للتكلفة مقابل العائد في كل حالة. |
عملياً، يتم تشغيل الشيلرات ليلاً بحمل أعلى من الحمل الفعلي للشبكة، بحيث يتم شحن خزان TES حتى مستوى معين (مثلاً 60–80% من سعته). في اليوم التالي، وأثناء ساعات الذروة، يتم تشغيل الشيلرات بحمل أقل، بينما يساهم TES بتغطية الفرق بين الحمل الفعلي وقدرة الشيلرات العاملة.
في الأسواق التي تتبنى تعرفة وقت الاستخدام (Time-of-Use Tariffs) أو تعتمد على مزيج عالٍ من الطاقة الشمسية، يصبح TES أداة لربط التبريد بـ استراتيجية إدارة الشبكة وليس مجرد إضافة ميكانيكية للمحطة.
لنفترض مشروعاً تجارياً يحتاج إلى 20,000 طن تبريد كقدرة قصوى، مع حمل ليلي أقل بكثير. بدون TES، يجب تصميم الشيلرات والبنية الكهربائية بالكامل على أساس حمل الذروة. مع TES، يمكن في بعض الحالات تخفيض قدرة الشيلرات المركبة أو توزيعها بشكل مختلف.
الجدول التالي يقدّم صورة مؤشرية تقريبية لكيف يمكن أن يؤثر TES على CAPEX وOPEX لمطور مشروع يستخدم تبريد المناطق:
| البند | بدون TES (مؤشر) | مع TES (مؤشر) | ملاحظات للمطور |
|---|---|---|---|
| استثمار أولي في الشيلرات والمعدات الكهربائية | 100 | 90 | إمكانية تخفيض حجم بعض المعدات بفضل خفض الذروة، لكن يضاف استثمار في خزان TES ومعدات مرتبطة. |
| تكلفة الطاقة السنوية | 100 | 85 | الاستفادة من التشغيل في أوقات تعرفة أقل، وتحسين كفاءة المحطة عند العمل في نطاقات حمل مثالية. |
| مرونة ربط المشروع بالطاقة المتجددة | 70 | 95 | ES يسهل استيعاب إنتاج متغير من الشمس والرياح، خاصة في المشاريع التي تتبنى مزيجاً متجدداً عالياً. |
دمج TES في محطة تبريد مناطق ليس مجرد إضافة خزان؛ بل يتطلب إعادة تفكير في منحنى الحمل اليومي، استراتيجية التحكم، وتعامل الشبكة مع حالات الطوارئ. من أهم الاعتبارات:
المخططان التاليان يقدمان صورة تقريبية لكيفية تأثير TES على توزيع الحمل اليومي لمحطة تبريد مناطق، وكيف يمكن أن يتطور مؤشر الاعتماد على الطاقة المتجددة في محطة تستخدم TES مقارنة بمحطة تقليدية حتى 2030.
إذا كنت تدرس إضافة TES لمحطة تبريد مناطق، فابدأ من الصفحة الرئيسية لمنصة تبريد Tbreed، ثم انتقل إلى دليل تبريد المناطق الشامل كمصدر تقني، واستخدم هذا المقال كطبقة تحليل جدوى واستراتيجية أحمال قبل اتخاذ قرار الاستثمار.
فيما يلي مجموعة من الأسئلة التي تُطرح عادة عند مناقشة التخزين الحراري مع مطوري المشاريع ومشغلي تبريد المناطق، مع إجابات استرشادية عامة.
ج: ليس دائماً. TES أكثر جدوى في المشاريع ذات فرق واضح بين الحمل الليلي والنهاري أو في الأنظمة التي تستفيد من تعرفة كهرباء متغيرة أو طاقة متجددة عالية. في مشاريع ذات حمل ثابت تقريباً طوال اليوم، قد تكون الفوائد محدودة.
ج: يعتمد ذلك على مساحة الموقع، درجات الحرارة المطلوبة، وتكلفة التنفيذ. خزان الثلج يوفر كثافة تخزين أعلى لمساحات محدودة، بينما خزان الماء أبسط في التشغيل وقد يكون أنسب لمشاريع معينة.
ج: TES يعطي مرونة أكبر في جدولة الأحمال، ما يمكن أن يحسن شروط عقود التوريد أو يسمح بتوقيع اتفاقيات شراء طاقة متجددة (PPA) بطريقة أكثر فعالية. لكن هذا يتطلب دراسة تعرفة مفصلة وتنسيقاً مبكراً مع مزودي الطاقة.