إذا كنت تقرأ هذا المقال بينما تتصاعد درجات الحرارة في أوروبا، وتتساءل عما إذا كان قد حان الوقت أخيراً لشراء مكيف هواء، فأنت لست وحدك. فمع تجاوز درجات الحرارة 40 درجة مئوية في أواخر يونيو، شهدت المتاجر في فرنسا تدافعاً حقيقياً للمتسوقين لاقتناء المراوح وأجهزة التكييف المحمولة قبل نفادها. من المرجح أن تصبح هذه المشاهد أكثر شيوعاً مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب؛ إذ تتوقع وكالة الطاقة الدولية أن ثلثي الأسر ستمتلك مكيف هواء بحلول عام 2050. هذا الطلب المتزايد على التبريد أثار نقاشات سياسية واجتماعية واسعة، محولاً تكييف الهواء إلى قضية محورية في صراعات ثقافية أوسع، يمكن حلها من خلال التقدم في التكنولوجيا الصديقة للبيئة.
لماذا أصبح تكييف الهواء ضرورة لا رفاهية في أوروبا؟
لم يعد تكييف الهواء في أوروبا مجرد رفاهية، بل تحول إلى ضرورة حيوية. فهو يساعد البالغين على البقاء منتجين خلال درجات الحرارة الشديدة، ويُمكّن الأطفال من التركيز في المدارس سيئة التهوية. كما يسهم في حصول الناس على قسط كافٍ من النوم عندما يبقى الهواء حاراً وخانقاً بعد غروب الشمس، بل ويمكن أن ينقذ الأرواح. قدرت مجموعة بحثية أن تكييف الهواء حال دون وقوع ما يقرب من 200 ألف حالة وفاة مبكرة بين الأشخاص الذين تزيد أعمارهم عن 65 عاماً في عام 2019 وحده. ترتفع درجات الحرارة في أوروبا بسرعة أكبر من أي قارة أخرى، وتواجه الدول التي كانت تتمتع بصيف معتدل نسبياً الآن موجات حر متكررة ومكثفة بشكل متزايد. وتشير الأبحاث إلى أن دولاً مثل المملكة المتحدة وسويسرا والنرويج وفنلندا قد تشهد بعضاً من أكبر الزيادات النسبية في التعرض للحرارة والطلب على التبريد إذا وصل الاحترار العالمي إلى درجتين مئويتين فوق مستويات ما قبل الثورة الصناعية.
تؤكد نيكول ميراندا، الأستاذة البارزة في الهندسة بجامعة أكسفورد، أننا سنحتاج إلى المزيد من التبريد لحماية الناس. وتتساءل: السؤال هو كيفية توفيره بطريقة تتسم بالكفاءة والإنصاف والذكاء، وليس عن طريق شراء أجهزة تكييف الهواء المحمولة غير الفعالة والمستهلكة للطاقة بدافع الذعر. ففي شمال أوروبا، تحولت المنازل والمكاتب التي بنيت للاحتفاظ بالحرارة خلال الشتاء إلى أفران. ويحذر تقرير حديث من أن أكثر من 90% من المنازل القائمة في المملكة المتحدة يمكن أن ترتفع درجة حرارتها بشكل مفرط خلال موجات الحر الشديدة بحلول منتصف القرن. وحتى في الجنوب، فإن التعديلات المعمارية التي تعود إلى قرون مضت – مثل الجدران الحجرية السميكة والواجهات المطلية باللون الأبيض والستائر والنوافذ الصغيرة – قد وصلت إلى أقصى حدودها. لقد سئم الناس في أوروبا بالفعل من الحرارة الشديدة.
المفارقة المناخية: تحديات تكييف الهواء التقليدي
لكن مجرد إضافة المزيد من أجهزة تكييف الهواء ليس هو الحل بالضرورة، على الأقل ليس في شكله الحالي. فالمفارقة تكمن في أن الآلات التي تبقينا باردين تعمل أيضاً على تسخين الكوكب. فالكهرباء التي تستهلكها تمثل بالفعل ما يقرب من 3% من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية، وهي نسبة أعلى قليلاً من تلك الناتجة عن صناعة الطيران. ويتوقع فابيان فوسوينكل، محلل سياسات كفاءة الطاقة في وكالة الطاقة الدولية، أن يصبح التبريد أحد أكبر محركات نمو الطلب على الكهرباء في جميع أنحاء العالم، إلى جانب مراكز البيانات. ومع تركيب وحدات جديدة حول العالم كل دقيقة، قد يتضاعف الطلب على الكهرباء لتبريد المساحات ثلاث مرات بحلول عام 2050.
ورغم أن الطاقة الشمسية يمكن أن تساعد في خفض الانبعاثات، إلا أنها لن تزيل السمعة السيئة لتكييف الهواء تماماً. لا تزال أجهزة التكييف التقليدية تعمل وفق مبدأ يعود إلى قرن من الزمان، حيث تدور المبردات بين السائل والغاز لسحب الحرارة من الغرف وطردها للخارج. ورغم أن المصنعين يواصلون تحسين التكنولوجيا، فإن العديد من المبردات لا تزال تمثل مشكلة. فالغازات المفلورة، على سبيل المثال، لديها القدرة على إحداث احتباس حراري أكبر بآلاف المرات من ثاني أكسيد الكربون إذا تسربت إلى الغلاف الجوي. ولذلك قدم الاتحاد الأوروبي تشريعاً في عام 2024 للتخلص التدريجي منها. ويشير فوسوينكل إلى أنه في السنوات القليلة المقبلة، لن يكون من الممكن بيع مكيفات الهواء والمضخات الحرارية التي تستخدم هذه الغازات هنا. لكن الغازات البديلة تحمل معها مقايضات خاصة بها: فالبروبان شديد الاشتعال، بينما الأمونيا سامة.
ابتكار جديد: تبريد الحالة الصلبة يقود ثورة التبريد
لقد دفع هذا المأزق بعض العلماء والشركات إلى العودة إلى نقطة الصفر، متسائلين: بدلاً من البحث عن مبرد أفضل، ماذا لو لم تكن أنظمة تكييف الهواء بحاجة إلى مبرد على الإطلاق؟ تكمن إجابتهم في المواد التي تغير درجة حرارتها عند تعرضها لقوى خارجية، وهو مجال يُعرف باسم تبريد الحالة الصلبة، والذي يمكن أن يُحدث ثورة في كيفية تبريد الهواء من حولنا.
كيف تعمل تقنيات تبريد الحالة الصلبة؟
- يقود بول موتسكي، أستاذ أنظمة المواد الذكية في جامعة سارلاند بألمانيا، فريقاً يركز على سبيكة النيكل والتيتانيوم. عندما يتم تمديد المعدن وتحريره، فإنه يعود إلى شكله الأصلي، ويمتص الحرارة من المناطق المحيطة به، مما يولد ما يُعرف بتأثير التبريد المرن الحراري. يمكن لهذه التكنولوجيا تبريد الغرف بمقدار 5 إلى 10 درجات مئوية بكفاءة أعلى من أنظمة تكييف الهواء التقليدية.
- طورت شركة Mimic Systems ومقرها بروكلين مضخة حرارية تعتمد على مواد شبه موصلة قادرة على نقل الحرارة داخل وخارج الغرف عند مرور تيار كهربائي، ويتم اختبار نموذجها الأولي في فانكوفر.
- تستخدم شركة ماجنوثرم، وهي شركة تابعة لجامعة دارمشتات التقنية، المجالات المغناطيسية في الثلاجات وستختبر نموذجها الأولي في سلسلة سوبر ماركت ألمانية قبل التوجه لتكييف الهواء.
- في المملكة المتحدة، تُجري شركة Barocal التابعة لجامعة كامبريدج تجارب على بلورات بلاستيكية مرنة تُطلق الحرارة عند سحقها وإطلاقها في غرفة مضغوطة. وقد جمعت الشركة مؤخراً 10 ملايين دولار في تمويل أولي.
يؤكد موتسكي أن أوروبا تحتل بوضوح مكانة رائدة في مجال تبريد الحالة الصلبة، بما في ذلك الجهود الرامية إلى طرح هذه التكنولوجيا في السوق. ويضيف: أرى فرصة كبيرة لأوروبا لتحقيق الريادة التكنولوجية وصولاً إلى نضج السوق. وبالطبع، سيعتمد كل هذا بشكل كبير على رأس المال الخاص والتمويل العام.
تحديات التوسع والنظرة المستقبلية
ترى ليندسي راسموسن، من شركة Third Derivative لتسريع تكنولوجيا المناخ، نفس الإمكانات. وتعمل مع شركات ناشئة مثل Mimic Systems وMagnotherm على الجيل التالي من التبريد. وتؤكد أن تقنيات التبريد بالحالة الصلبة لا تزال في مراحلها الأولى، وهي واعدة ولكنها غير مثبتة على نطاق واسع. ومع ذلك، يمكن أن يتحرك هذا المجال بسرعة إذا توفر رأس المال المناسب والشراكات الملائمة. السؤال الحقيقي ليس فقط ما إذا كانت هذه التقنيات الجديدة ستنجح، بل من سيعمل على توسيع نطاقها وبأي سرعة. يشير التاريخ إلى أن المسار لن يكون خطياً، ولن يبقى بالضرورة في أوروبا. على سبيل المثال، بدأت الطاقة الشمسية الكهروضوئية باختراقات بحثية في أوروبا، ثم انتقلت إلى التسويق التجاري في الولايات المتحدة، ثم توسعت في آسيا من خلال سلاسل التوريد المتكاملة رأسياً. يمكن أن يتبع تبريد الحالة الصلبة مساراً مشابهاً. وكما توضح راسموسن، عادةً ما تغادر الابتكارات المختبر والشركات الناشئة بمجرد أن تصبح مجدية تجارياً ويتم تبنيها من قبل الشركات المصنعة الكبرى. ويهيمن على سوق التبريد اليوم تكتلات متعددة الجنسيات مثل دايكن وسامسونج، والتي تتابع عن كثب التقنيات الناشئة وهي مستعدة للتحرك بسرعة.
ما وراء المكيفات: نهج متكامل للتبريد المستدام
بينما يندفع العالم نحو تبريد نفسه، هناك حقيقة واحدة مهددة بالضياع: أن تركيب المزيد من مكيفات الهواء لن يحل بمفرده مشكلة ارتفاع درجة حرارة أوروبا. فالعديد من مدنها تحبس الحرارة في المباني المكتظة والشوارع الخرسانية، ويكمن التحدي في كيفية تبريدها دون المساس بالجماليات التي تجعلها مميزة للغاية.
يدعو كل من ميراندا وفوسوينكل إلى تسلسل هرمي للتبريد: يجب أن تكون الأولوية لمنع ارتفاع درجة حرارة المباني في المقام الأول – من خلال الأشجار والظل والمواد العاكسة والتهوية الطبيعية. وينبغي أن يأتي التبريد النشط لاحقاً، مع التركيز على الأماكن التي تحتاج إليه بشدة، مثل المدارس وعنابر المستشفيات ودور الرعاية. من باريس، حيث يقيم فوسوينكل، يشير إلى مثال فعال: قبل دورة الألعاب الأولمبية الصيفية، وسعت المدينة شبكة التدفئة المركزية لتوزيع مياه النهر المبردة أيضاً عبر خطوط الأنابيب تحت الأرض، لتبريد المباني العامة. ويقول: أعتقد أن موجات الحر هذه تجعل المزيد والمزيد من صناع السياسات يدركون أنه يتعين علينا مواجهة هذا الواقع الجديد ووضع خطط جيدة.