سولارابيك، الصين– 25 نوفمبر 2025: كشف فريق علمي مشترك من جامعتي “شنيانغ جيانوتشو” و”شنغهاي جياو تونغ” في الصين عن طفرة نوعية في أنظمة التدفئة المنزلية، تمثلت في تطوير مضخة حرارية هجينة تعمل بطاقتي الرياح والشمس وتدار عبر خوارزميات الذكاء الاصطناعي، حيث أثبتت التجارب قدرة النظام الجديد على خفض التكلفة المتوازنة للطاقة (LCOE) بنسبة 54.7% ، وتقليص الاعتماد على الشبكة الكهربائية بنسبة تصل إلى 75%، مما يشكل حلاً جذرياً لتحديات كفاءة الطاقة في المباني السكنية.
إدارة ذكية للفصول الأربعة
يعتمد الابتكار الجديد على دمج تخزين الطاقة الحرارية والكهربائية ضمن إطار تفاعلي موسمي شامل، إذ يدعم النظام التبريد الأولي عبر المصدر الأرضي في الربيع، والتبريد الكامل في الصيف، والتسخين الأولي في الخريف، وصولاً إلى التدفئة في الشتاء، وبالإضافة إلى ذلك، طور الباحثون استراتيجية إدارة طاقة مُحسنة تمت نمذجتها باستخدام برمجيات متقدمة مثل “TRNSYS” و”SketchUp”، حيث يجمع النظام بين مضخة حرارية أرضية المصدر (GSHP) تسحب الحرارة من باطن الأرض شتاءً وتعيد الفائض إليها صيفاً، ومضخة هوائية المصدر (ASHP) تعمل كداعم عند تغير الظروف البيئية، مدعومة بمبادلات حرارية أرضية لنقل الحرارة مع التربة المحيطة.
مواصفات تقنية وتجربة ميدانية
أجرى العلماء اختباراتهم على مبنى سكني منخفض الطاقة في مدينة شنيانغ، التي تمتاز بشتاء قارس وصيف حار، حيث تبلغ مساحة المبنى 334.8 متر مربع مع مساحة سطح تبلغ 130 متراً مربعاً، ودمج الفريق ألواح كهروضوئية باستطاعة 550 واط وتوربينات رياح باستطاعة 3 كيلوواط، مدعومة ببطارية سعة 40 كيلوواط/ساعة وخزان مياه يحتوي على مواد متغيرة الطور للتخزين الحراري، ومن ناحية أخرى، اعتمدت المنهجية على عملية تحسين من مرحلتين؛ الأولى باستخدام “خوارزمية الترتيب الجيني غير المهيمن” (NSGA-II) لتحديد التكوين المثالي، والثانية عبر “تحسين سرب الجسيمات” لإدارة شحن البطارية أسبوعياً والموازنة بين التوليد والطلب.
النتائج والأرقام النهائية
أظهرت النتائج أن النظام الهجين المُحسّن رفع الأداء العام بنسبة 4% مقارنة بالأنظمة الأساسية، وحافظ على استقرار درجات حرارة التربة، حيث انخفضت بمقدار ضئيل جداً بلغ 0.42 درجة مئوية فقط على مدى 10 سنوات، ما يمنع اختلال التوازن الحراري للأرض، في حين أنه تم تحديد الإعداد الأمثل للنظام ليشمل استطاعة شمسية قدرها 13.12 كيلوواط، وتوربينين للرياح، وبطارية تخزين بسعة 25.46 كيلوواط/ساعة، ومضخة حرارية أرضية باستطاعة 6.17 كيلوواط، وخزان مياه بمساحة 2.76 متر مربع، كما أنه حقق انخفاضاً كبيراً في عامل الاعتماد على الشبكة، مما يمهد الطريق لمنازل أكثر استدامة واستقلالية.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
