تطبيق استعادة الحرارة في تدفئة المناطق الحضرية
إن تطبيق استرداد الحرارة في التدفئة الإقليمية هو في الأساس تحقيق الاستخدام المتتالي والتجديد الدائري للطاقة، وتكمن قيمته الأساسية في كسر عدم التوافق الهيكلي بين "هدر الطاقة" و"الطلب على التدفئة". في عملية الإنتاج الصناعي والتشغيل الحضري، يتم تفريغ كمية كبيرة من الحرارة المهدرة ذات درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة مباشرة في البيئة، الأمر الذي لا يسبب فقدان الطاقة فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى التلوث الحراري. وفقا لبيانات لجنة صناعة الطاقة الحرارية التابعة لجمعية الحفاظ على الطاقة الصينية، تبلغ الحرارة المتبقية السنوية القابلة للاسترداد في القطاع الصناعي الوطني حوالي 1.08 مليار طن من مكافئ الفحم القياسي، وتبلغ إمكانية استردادها المجدية اقتصاديا حوالي 320 مليون طن من الفحم القياسي، أي ما يعادل 47٪ من إجمالي استهلاك الطاقة للتدفئة المركزية الحضرية في عام 2023. وهذا يوفر مصادر حرارة محتملة كافية للتدفئة الإقليمية. بالمقارنة مع وسائل التدفئة التقليدية، لا تعتمد التدفئة باسترداد الحرارة على استهلاك الوقود الأحفوري الجديد. ولا يمكنها إلا التقاط وتنقية ونقل الحرارة الخاملة من خلال الوسائل التكنولوجية لتلبية احتياجات التدفئة للسكان والمباني التجارية والعامة في المنطقة، وتحقيق الأهداف المزدوجة المتمثلة في "الحفاظ على الطاقة وتقليل الكربون" و"أمن سبل العيش".
في الوقت الحالي، شكل تطبيق تكنولوجيا استرداد الحرارة في التدفئة الإقليمية سيناريوهات متنوعة، تغطي مجالات متعددة مثل حرارة النفايات الصناعية وحرارة النفايات الحضرية، والتكيف مع احتياجات التدفئة وثروات الموارد في المناطق المختلفة. يعد استرداد الحرارة الناتجة عن النفايات الصناعية هو السيناريو الأكثر نضجًا والأكثر استخدامًا على نطاق واسع. يمكن توصيل غاز النفايات المعالجة ومياه التبريد وغاز المداخن وغيرها من الحرارة المهدرة الناتجة عن الصناعات الرئيسية التي تستهلك طاقة عالية مثل الصلب والأسمنت والمواد الكيميائية والكهرباء مباشرة بشبكة التدفئة الإقليمية بعد المعالجة الفنية المستهدفة. على سبيل المثال، يستخدم مشروع "تحويل الحرارة إلى جينان" في مقاطعة شاندونغ حرارة النفايات الصناعية من محطة الطاقة التابعة لمجموعة ياوتشنغ شينفا كمصدر للحرارة، وينقل الطاقة الحرارية إلى جينان من خلال شبكة خطوط أنابيب تدفئة يبلغ طولها أكثر من 100 كيلومتر. بعد الوصول إلى طاقته الكاملة، يمكنه تلبية متطلبات التدفئة لحوالي 100 مليون متر مربع في مدينة جينان. يمكن لكل موسم تسخين استبدال حوالي 1.299 مليون طن من الفحم القياسي، وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 3.56 مليون طن، أي ما يعادل إضافة أربع مزارع غابات جديدة في سايهانبا لاحتجاز الكربون في عام واحد، ليصبح مشروعًا قياسيًا للتدفئة الحرارية الناتجة عن النفايات الصناعية عبر المناطق.
يوفر استرداد الحرارة المهدرة في المناطق الحضرية مسارًا مبتكرًا للتدفئة في المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية، ويغطي مصادر الحرارة الجديدة مثل حرارة النفايات الناتجة عن حرق النفايات، والحرارة المهدرة لمراكز البيانات، وحرارة النفايات السائلة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي. تتبنى منطقة Tianjin Dongli بشكل مبتكر تقنية استخدام الطاقة الحرارية المتتالية لتحويل الحرارة المهدرة ذات درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة الناتجة عن حرق القمامة إلى مصادر تدفئة. من خلال عملية استخلاص الحرارة ذات -ثلاث مراحل، يتم تحويل الحرارة المهدرة إلى مياه ساخنة بدرجة حرارة 80 درجة، والتي يتم نقلها إلى محطة التدفئة Dabizhuang من خلال خط أنابيب تسخين بطول 12 كيلومترًا، يغطي مساحة تسخين تبلغ 3 ملايين متر مربع. هذا لا يستخدم فقط الحرارة المهدورة الناتجة عن المعالجة اليومية لـ 1900 طن من القمامة المنزلية بواسطة محطة حرق القمامة، ولكن أيضًا يخفض تكلفة التدفئة بشكل مباشر إلى النصف. يوفر موسم التدفئة الواحد حوالي 34 مليون يوان من الإعانات الحكومية، مما يحقق وضعًا مربحًا للجانبين-من حيث الفوائد البيئية والاقتصادية. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم مركز البيانات في Yizhuang، بكين، نظام المضخات الحرارية لاستعادة الحرارة المهدرة وتوفير التدفئة الشتوية لمساحة 120000 متر مربع من المناطق السكنية المحيطة. يصل استرداد الحرارة السنوي إلى 150000 جيجا جول، مما يقلل من انبعاثات الكربون بحوالي 4200 طن، مما يدل على الإمكانات الهائلة لاستخدام الحرارة المهدرة في البنية التحتية الحضرية الجديدة.
الابتكار التكنولوجي هو الدعم الأساسي لتمكين التدفئة الإقليمية من خلال استعادة الحرارة. بعد سنوات من التطوير، تم تشكيل نظام تكنولوجي ناضج للتكيف مع أنواع مختلفة من الحرارة المهدرة، بما في ذلك بشكل رئيسي تكنولوجيا المضخات الحرارية، والتبادل الحراري للامتصاص، ودورة رانكين العضوية (ORC)، ونظام تحويل بخار الماء ذو درجة الحرارة العالية-. من بينها، تكنولوجيا المضخات الحرارية مناسبة لاستعادة واستخدام الحرارة المهدرة ذات درجات الحرارة المنخفضة (أقل من 100 درجة). من خلال استهلاك كمية صغيرة من الكهرباء،-يمكن رفع الحرارة المهدرة ذات الدرجة المنخفضة إلى درجة حرارة يمكن أن تلبي احتياجات التدفئة، مع نسبة كفاءة طاقة تبلغ 3-4 أو أكثر. يُستخدم على نطاق واسع في سيناريوهات الحرارة المهدرة-ذات درجات الحرارة المنخفضة مثل مراكز البيانات ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي؛ يعد نظام التبادل الحراري الامتصاصي-ونظام تحويل بخار الماء ذو درجة الحرارة العالية مناسبًا للحرارة المهدرة ذات درجة الحرارة المتوسطة والعالية (أعلى من 100 درجة )، والتي يمكنها تحويل الحرارة المهدرة ذات درجة الحرارة العالية مباشرة من الإنتاج الصناعي إلى طاقة تسخين بدون معالجة تسخين إضافية، مما يقلل من فقدان الطاقة. وفي الوقت نفسه، يؤدي تكامل التكنولوجيا الذكية إلى تعزيز استقرار وكفاءة أنظمة التدفئة باسترداد الحرارة. استنادًا إلى خوارزميات الذكاء الاصطناعي، يمكن لنظام التنبؤ بالحمل الحراري والتحكم الديناميكي ضبط كمية التسخين في الوقت الفعلي وفقًا لدرجة الحرارة الخارجية وطلب المستخدم، وتجنب هدر الطاقة. إن تطبيق مواد التخزين الحراري الجديدة المتغيرة الطور يحل بشكل فعال نقطة الألم الخاصة بإمدادات الحرارة المهدرة غير المستقرة ويضمن استمرارية التسخين.
