ملخص تقني: دراسة حول خفض انبعاثات الكربون في تبريد المنازل (هاينان، الصين)

1. بيان المشكلة

مع التنمية الاقتصادية السريعة، يرتفع استهلاك طاقة التبريد في الصين بشكل هائل، حيث يمثل أكثر من 15% من إجمالي استهلاك الكهرباء الاجتماعي وحوالي 60% من أحمال الذروة الصيفية. هذا الارتفاع يدفع بانبعاثات كربونية كبيرة، مما يساهم في الاحتباس الحراري. وتواجه مقاطعة هاينان، الواقعة في المنطقة المدارية الموسمية في الصين والتي تتميز بصيف طويل وطلب مرتفع على التبريد، ضغوطاً ملحة للسيطرة على هذه الانبعاثات لتحقيق أهداف "الكربون المزدوج" الوطنية (ذروة الكربون والحياد الكربوني). تهدف الدراسة إلى تحديد مسارات فعالة لخفض انبعاثات الكربون الناتجة عن استهلاك طاقة التبريد السكني في هذه المنطقة تحديداً.

2. المنهجية

يستخدم البحث نموذج LEAP (التخطيط البديل للطاقة بعيد المدى) بالاقتران مع تحليل محاكاة السيناريوهات لتوقع استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون من عام 2021 إلى 2035. تركز الدراسة على مقاطعة هاينان وتستخدم مصادر البيانات والمعايير التالية:

• موقع العينة: مقاطعة هاينان، التي تتميز بمناخ صيفي حار وشتوي دافئ، مع موسم تبريد يبلغ متوسطه حوالي 140 يوماً وكثافة تبريد يومية عالية.
• توقعات السكان: بناءً على "خطة تطوير سكان مقاطعة هاينان (2030)" و"الخطة الخمسية الرابعة عشرة"، يفترض النموذج أن عدد السكان الدائم سيبلغ 13.03 مليون نسمة وأن معدل التحضر سيصل إلى 65% بحلول عام 2035.
• إعدادات السيناريو: تمت محاكاة ثلاثة أبعاد رئيسية:
  1. نظافة الطاقة: توقعات كثافة الكربون في شبكة الكهرباء، بافتراض انخفاضها من 381 جم/كيلووات ساعة (2021) إلى 270 جم/كيلووات ساعة (2035) من خلال زيادة الطاقة غير الأحفورية (الشمسية، الرياح، النووية).
  2. انتشار المعدات: توقعات ملكية أجهزة تكييف الهواء والثلاجات لكل 100 أسرة، مع توقع ارتفاع ملكية أجهزة تكييف الهواء من 170.1 (2021) إلى 356.1 (2035).
  3. كفاءة الطاقة: تم نمذجة سيناريوهين متميزين:
     • سيناريو المرجعي: يتوافق مع أهداف "خطة العمل للتبريد الأخضر والفعال" الوطنية.
     • سيناريو الارتقاء (التعزيز): يعتمد على متطلبات التنمية منخفضة الكربون الخاصة بهاينان، بافتراض تحول سوقي أكثر قوة نحو فئات كفاءة أعلى في استهلاك الطاقة (على سبيل المثال، زيادة حصة المنتجات من الفئة الأولى في الكفاءة).
• إطار الحساب: تم حساب الانبعاثات الكربونية ($C$) باستخدام الصيغة $C = Q \times EF$، حيث $Q$ هو استهلاك الكهرباء و $EF$ هو معامل انبعاث الكربون لكل وحدة كهرباء.

3. المساهمات والنتائج الرئيسية

3.1 تأثير نظافة الطاقة

تشير عمليات المحاكاة إلى أن فصل استهلاك الطاقة عن الانبعاثات الكربونية عبر شبكة أكثر نظافة يعد أمراً فعالاً للغاية.

• بحلول عام 2035، وفي ظل سيناريو نظافة الطاقة، من المتوقع أن تنخفض إجمالي الانبعاثات الكربونية السكنية في هاينان إلى 4.38 مليون طن (من 6.10 مليون طن في عام 2021).
• وبالنسبة للتبريد تحديداً، من المتوقع أن تنخفض الانبعاثات إلى 2.19 مليون طن بحلول عام 2035، مما يمثل انخفاضاً إجمالياً قدره 6.95 مليون طن مقارنة بمستويات عام 2021، بافتراض بقاء حجم الاستهلاك ثابتاً.

3.2 تأثير كفاءة الطاقة والتحكم في وسائط التبريد

يوفر تحسين كفاءة معدات التبريد والتحكم في أنواع وسائط التبريد إمكانات خفض كبيرة.

• مكاسب الكفاءة: في ظل "سيناريو الارتقاء"، تُقدر انبعاثات التبريد السكني في عام 2035 بـ 1.05 مليون طن أقل من السيناريو المرجعي. وعلى مدار فترة 15 عاماً (2021-2035)، يمكن لهذا المسار تقليل الانبعاثات التراكمية بمقدار 12.44 مليون طن.
• التحكم في وسائط التبريد: تم تحديد تقييد وسائط التبريد ذات إمكانية الاحترار العالمي العالية (GWP > 150) كإجراء حاسم. ومن المتوقع أن يؤدي التحكم في أنواع وسائط التبريد إلى خفض الانبعاثات بمقدار 16 مليون طن على مدى 15 عاماً.
• الأثر المشترك: يُقدر أن الجمع بين تحسين كفاءة الطاقة والتحكم في وسائط التبريد سيقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 22.3 مليون طن إجمالاً خلال السنوات الـ 15 القادمة.

3.3 التفاوت بين الحضر والريف

تسلط الدراسة الضوء على أنماط استهلاك متميزة:

• الأسر الحضرية: تتميز بملكية عالية للأجهزة كثيفة استهلاك الطاقة (أجهزة تكييف الهواء والثلاجات)، واستهلاك عالٍ للطاقة، وانبعاثات كربونية عالية.
• الأسر الريفية: تظهر معدلات ملكية أقل واستهلاكاً إجمالياً أقل. ومع ذلك، وبسبب القدرة الشرائية المحدودة والقبول المنخفض للمنتجات عالية السعر والموفرة للطاقة، فإن إمكانات الخفض عبر ترقيات الكفاءة تكون مقيدة مقارنة بالمناطق الحضرية.

4. مسارات الكربون المنخفض المقترحة

بناءً على نتائج المحاكاة، تقترح الورقة مسارين رئيسيين للكربون المنخفض مصممين خصيصاً لأنواع الأسر المختلفة:

للأسر الحضرية

1. اعتماد الطاقة النظيفة: تعزيز استخدام الطاقة النظيفة من الشبكة وتشجيع تركيب مرافق الطاقة الكهروضوئية (PV) المنزلية لفصل الطلب على التبريد عن توليد الطاقة القائم على الوقود الأحفوري.
2. ترقيات الكفاءة: تحفيز شراء واستخدام أجهزة تكييف الهواء والثلاجات عالية الكفاءة لتقليل إجمالي استهلاك الطاقة.

للأسر الريفية

1. نظافة الشبكة: الاعتماد بشكل أساسي على إزالة الكربون من شبكة الكهرباء وتشجيع تركيب أنظمة الطاقة الكهروضوئية على الأسطح لتلبية احتياجات التبريد بكهرباء منخفضة الكربون.
2. الكفاءة المستهدفة: بينما لوحظت ترقيات الكفاءة، تشير الورقة إلى أنها أقل جدوى كمحرك رئيسي بسبب القيود الاقتصادية؛ وبالتالي، يظل التركيز على إزالة الكربون من جانب المصدر (الشبكة النظيفة/الطاقة الكهروضوئية).

5. أهمية الدراسة

تؤكد الورقة أن تقليل انبعاثات الكربون من التبريد المنزلي أمر بالغ الأهمية لتحقيق أهداف الحياد الكربوني في الصين. وتوضح الدراسة أن:

• استراتيجية المسار المزدوج: يتطلب الانتقال الناجح نحو كربون منخفض نهجاً مزدوجاً: إزالة الكربون من جانب المصدر (تنظيف إمدادات الطاقة) وإدارة جانب الطلب (تحسين كفاءة المعدات والتحكم في وسائط التبريد).
• الخصوصية السياقية: يجب تمييز الاستراتيجيات بين السكان في الحضر والريف بسبب التفاوت في ملكية الأجهزة، وكثافة الاستهلاك، والقدرة الاقتصادية.
• الصلة بالسياسات: تدعم النتائج تنفيذ "خطة العمل للتبريد الأخضر والفعال" وتوفر أساساً كمياً لتخطيط التنمية منخفضة الكربون الخاص بهاي نان، مما يظهر أن تحقيق تخفيضات كبيرة في الانبعاثات أمر ممكن من خلال التطبيق المشترك لعمليات انتقال الطاقة النظيفة ومعايير الكفاءة.