تُجْرِي جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية «كاوست» تجارب استطلاعية، لابتكار نظام جديد لتكييف الهواء يستهلك طاقة أقل بكثير من أنظمة تكييف الهواء الحالية. تهدف هذه التجارب إلى اختبار كفاءة النظام تحت ظروف الطقس في المملكة العربية السعودية.
في الوقت الراهن، لا تحقّق أنظمة تكييف الهواء المستخدَمة سوى ما يتراوح بين 35% و40%من إجمالي التبريد الممكن في مقابل ما تستهلكه من كهرباء. ففضلًا عن وظيفتها الأساسية المتمثّلة في تبريد الهواء، فإن هذه الأنظمة تزيل الرطوبة من الهواء من خلال خَفْض درجة حرارته إلى المستوى الذي يتكثّف عنده الماء العالق به، ولكن هذه الخطوة المزدوجة تتسبب في إهدار كمية كبيرة من الطاقة.
وفقاً للنظام الجديد، تُغلف لفائف أسلاك التبريد بمادّة ماصّة للماء داخل مكثّف البخار الآلي، الذي يتولّى بدوره تبريد الهواء، بعد أن أزالت المادّة الماصّة الرطوبة عنه، مثلما يفعل مكيّف الهواء التقليدي. ولكنّ اتجاه تدفق الهواء داخل الجهاز ينعكس باستمرار ليعيد -بشكل دائري- تشغيل المادّة الماصّة المشبَّعة.
والآن، ابتكر فريقٌ يرأسه كيم تشون نج طريقة لخفض كمية الطاقة التي تستهلكها هذه الأجهزة، عن طريق الفصل بين هاتين العمليتين، فبدلًا من إزالة الرطوبة عن الهواء بتبريده، يستعين النظام بعملية أكثر فاعلية تُدعَى «الامتزاز» adsorption، وفي هذه العملية يُجمع الماء العالق في الهواء على سطح مادّة نانويّة صُممت خصيصًا لهذا الغرض. هذه المادّة المصنوعة من ملح كلوريد الكالسيوم، المدمجة داخل شبكة من هلام السيليكا، يمكنها أن تمتصّ كمية من الماء تصل إلى 20 ضعفًا مما يمتصّه هلام السيليكا العادي وفقًا لوزنها.
وفي الوقت الحالي، يقوم نج باختبار نماذج أوليّة للجهاز، بينما توضح النتائج التي توصل إليها حتى الآن أن توفير الطاقة في هذا الجهاز يفوق مكيّفات الهواء التقليدية بنسبة تتراوح بين 30% و60%. وتعليقًا على ذلك، يقول: "يُعَدّ هذا النوع الجديد من مكيّفات الهواء خطوةً طال انتظارها على طريق تخفيف الآثار الضارة لنظم التبريد التقليدية على التغيّر المناخي".
ارتفع الاستهلاك العالمي للكهرباء المستخدَمة في تشغيل مكيّفات الهواء، التي تُنتَج في المقام الأول من حرق الوقود الأحفوري، من 600 تيراواط/ساعةخلال عام 1990 إلى 2200 تيراواط/ساعة خلال عام 2020. وبناءً على أنماط الاستخدام الحالية، من المتوقع أن يصل الاستهلاك العالمي إلى 6300 تيراواط/ساعة بحلول عام 2050. عندئذ، سوف يصبح نصف إجمالي الكهرباء التي تستخدمها أشد دول العالم حَرًّا، ومن بينها المملكة العربية السعودية، مُسَخَّرًا لتشغيل المكيفات وحدها.