کانادا می‌تواند از زیرساخت‌های حرارتی برای تبدیل گرمای هدررفته به انرژی استفاده کند

ساختمان‌ها سومین منبع بزرگ انتشار گازهای گلخانه‌ای در کانادا هستند. در بسیاری از شهرها، از جمله ونکوور، تورنتو و کلگری، ساختمان‌ها حتی به‌عنوان بزرگ‌ترین منبع انتشار شناخته می‌شوند.

شاخص تازه‌ای با نام «زیرساخت برای نیکی» (Infrastructure for Good) که اخیراً توسط شرکت مشاوره‌ای دلویت (Deloitte) منتشر شده، نشان می‌دهد که سرمایه‌گذاری‌های زیرساختی کانادا از نظر منافع اجتماعی، اقتصادی و زیست‌محیطی مثبت، در صدر فهرست جهانی قرار دارند.

در واقع، طی ۱۵۰ سال گذشته، کانادا شبکه‌های ریلی، جاده‌ها، سامانه‌های آب سالم، شبکه‌های برق، خطوط لوله و سامانه‌های ارتباطی ساخته که سراسر کشور را به هم متصل و خدمات‌رسانی کرده‌اند.

اکنون فرصتی فراهم شده تا بر پایه این سنت چشمگیر، نوعی جدید از زیرساخت‌ها ایجاد شود: زیرساخت‌هایی برای جذب، ذخیره‌سازی و به‌اشتراک‌گذاری مقادیر عظیمی از گرمای از دست رفته صنایع، تولید برق و حتی جوامع – حتی در فصل تابستان.

پیشینه گاز طبیعی

گرمایش داخلی اغلب از طریق سوزاندن سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود — برای مثال، سه‌چهارم خانه‌های استان آنتاریو با گاز طبیعی گرم می‌شوند. تا حدود سال ۱۹۶۶، خانه‌ها در سراسر کانادا عمدتاً با بخاری‌های چوبی، دیگ‌های زغال‌سنگ، کوره‌های نفتی یا بخاری‌هایی که از برق تولیدشده توسط نیروگاه‌های زغال‌سنگی استفاده می‌کردند، گرم می‌شدند.

پس از بحران نفت دهه ۱۹۷۰، بسیاری از این منابع گرمایش با گاز طبیعی جایگزین شدند که مستقیماً به منازل ارسال می‌شد. هزینه ایجاد زیرساخت گاز طبیعی – از جمله شبکه ملی خطوط لوله – در طول بیش از ۵۰ سال مستهلک شد تا هزینه آن برای مصرف‌کننده مقرون‌به‌صرفه باشد.

این منبع انرژی قابل اتکا و ارزان به‌سرعت محبوب شد. این تغییر باعث شد انتشار گازهای گرمایشی در آنتاریو در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ تقریباً به نصف کاهش یابد — زمانی که تغییرات اقلیمی هنوز نگرانی اصلی نبود.

اکنون، با افزایش ضرورت کاهش انتشار کربن، مطالعات اخیر نه‌تنها مزایای بعضاً اغراق‌آمیز گاز طبیعی را زیر سؤال برده‌اند، بلکه نشان می‌دهند سوزاندن این سوخت همچنان فاصله زیادی با وضعیت «کربن خنثی» دارد.

با این حال، دلیلی وجود ندارد که دولت‌های کانادا نتوانند روی راه‌حل‌های جایگزین گرمایشی بر پایه زیرساخت‌های جدید سرمایه‌گذاری کنند. این بار، می‌توان گاز طبیعی را با منبع جایگزینی خنثی از نظر کربنی جایگزین کرد: گرمای هدررفته‌ای که از سایر کاربردهای انرژی منتشر می‌شود.

جذب و ذخیره گرما

بسته به دمای منبع، فناوری استفاده‌شده و طراحی سامانه، می‌توان گرما را در تمام طول سال جذب، ذخیره و در صورت نیاز توزیع کرد. نوعی از زیرساخت به نام شبکه‌های حرارتی (thermal networks) می‌تواند گرمای باقی‌مانده از کارخانه‌ها و نیروگاه‌های گازسوز یا هسته‌ای را جذب کند.

در اصل، شبکه‌های حرارتی انرژی گرمایی اضافی ناشی از فرآیندهای صنعتی را – البته به‌صورت نظری می‌توان گرما را از منابع متنوعی جذب کرد – به‌عنوان منبع گرمایش مرکزی در شبکه‌ای از لوله‌های عایق‌شده زیرزمینی که به چندین ساختمان متصل‌اند، استفاده می‌کنند. این لوله‌ها، در نهایت، ساختمان‌های متصل را گرم یا خنک می‌کنند.

ظرفیت چشمگیری برای جذب گرما در هر محله‌ای وجود دارد. گرما توسط مراکز داده، فروشگاه‌های مواد غذایی، خشکشویی‌ها، رستوران‌ها، سیستم‌های فاضلاب و حتی سالن‌های هاکی تولید می‌شود.

در استان آنتاریو، مقدار انرژی‌ای که به‌صورت گرما هدر می‌دهیم، بیش از کل گاز طبیعی‌ای است که برای گرم‌کردن خانه‌ها مصرف می‌کنیم.

برای مثال، یک رستوران می‌تواند به‌اندازه گرمایش هفت خانه خانوادگی، گرما تولید کند. برای بهره‌برداری از این گرمای هدررفته، کانادا باید شبکه‌ها، مسیرها و زیرساخت‌های ذخیره‌سازی حرارتی ایجاد کند تا گرما را مستقیماً به مصرف‌کننده منتقل کند.

تجربه سایر کشورها

اجرای چنین طرحی به رهبری قوی از تمام سطوح دولت نیاز دارد. ایجاد این سامانه‌ها هزینه‌بر است، اما فناوری آن وجود دارد و هزینه اولیه آن، بارها و بارها بازخواهد گشت.

این سامانه‌ها در کشورهای سردسیر دیگر نیز با موفقیت اجرا شده‌اند. شبکه‌های حرارتی نیمی از خانه‌ها در سوئد و دوسوم خانه‌ها در دانمارک را گرم می‌کنند.

بحران نفتی دهه ۱۹۷۰ این دو کشور را به یافتن منابع گرمایشی داخلی واداشت. آن‌ها زیرساخت‌های جدیدشان را در طول ۵۰ سال تأمین مالی کردند و ریسک سرمایه‌گذاری را از طریق اوراق قرضه کم‌بهره (که توسط بانک‌های دولتی عرضه شد) و یارانه‌های سخاوتمندانه کاهش دادند.

این مشوق‌ها به شرکت‌های خدماتی برای گسترش شبکه‌های گرمایی منطقه‌ای و به مصرف‌کنندگان برای اتصال به این سامانه‌ها ارائه شد. همچنین در دانمارک، کنترل قیمت مصرف‌کننده نقش مشابهی ایفا کرد.

حداقل در هفت ایالت آمریکا نیز شبکه‌های انرژی حرارتی راه‌اندازی شده‌اند که ایالت نیویورک نخستین آن‌هاست. قانون «شبکه انرژی حرارتی و اشتغال» این ایالت به شرکت‌های خدمات عمومی اجازه می‌دهد که مالکیت، بهره‌برداری و مدیریت شبکه‌های حرارتی را بر عهده بگیرند.

آن‌ها می‌توانند انرژی حرارتی تأمین کنند، اما تولیدکنندگان خصوصی مانند مراکز داده نیز می‌توانند با نظارت عمومی در این سیستم مشارکت داشته باشند. چنین استراتژی‌ای از شکل‌گیری انحصار جلوگیری می‌کند و به شرکت‌های گازی و برقی اجازه می‌دهد تا خدمات خود را از طریق شبکه‌های مرکزی ارائه دهند.