منازل بيئية صغيرة... في الحديقة الخلفية

منازل بيئية صغيرة... في الحديقة الخلفية
TT

منازل بيئية صغيرة... في الحديقة الخلفية

منازل بيئية صغيرة... في الحديقة الخلفية

أزاحت شركة «كوزميك» الناشئة، الستار عن تصميمٍ جديد لمنزلٍ صغير مخصّص للحديقة الخلفية، كهربائي بالكامل ويضمّ ألواحا شمسية كبيرة جدًا وبطارية قادرة على تخزين كميّة أكبر من التي تخزّنها المنازل الذكية عادةً من الطّاقة، ما يتيح للوحدة المساهمة في تزويد المنزل الأساسي بالطاقة المتجدّدة وتسديد مصاريفها بنفسها من خلال المساهمة في خفض فواتير الكهرباء.
تسعى «كوزميك» بمنازلها الصغيرة هذه إلى معالجة تحديين في وقتٍ واحد. وتشير التقديرات إلى أنّ الولايات المتّحدة تحتاج إلى بناء ملايين من هذه المنازل – 6.8 مليون وحدة.
تُعدّ المنازل من أبرز مصادر انبعاثات الكربون. وتقدّر منظّمة «ريوايرينغ أميركا» غير الربحية أنّ تحويل كلّ مقتنيات المنازل إلى الطّاقة الكهربائية، من الأفران إلى السيّارات العائلية، قد يؤدّي إلى التخلّص ممّا يقارب 40 في المائة من الانبعاثات التي تنتجها في البلاد. واعتبر ساشا جوكيك، مؤسس «كوزميك»، أنّ «صناعة البناء ليست حاليا في موقعٍ يسمح لها بالتعامل مع طوارئ المناخ».
تستخدم شركة «كوزميك» تصاميم مسبقة الصنع تساهم في تخفيض الكلفة وتسريع عملية البناء من خلال استعمال أجزاء موحّدة تضمن في الوقت نفسه بناء كلّ منزل حسب رغبات الشاري. كما أنّها تعتمد على تصميم فعّال بكهربائية كاملة وطاقة متجدّدة لجعل طاقتها التشغيلية «صفر تلوّث»، ما يعني أن يكون المنزل قادرا على توليد كامل كميّة الطاقة التي يحتاج إليها خلال العام على الأقلّ.
تستخدم المنازل الصغيرة، التي تبدأ مساحتها من 32 مترا مربّعا، إطارًا موحّدًا يتضمّن نظم طاقة شمسية وبطاريات مدمجة، بالإضافة إلى سقف وأرضية وأنظمة ميكانيكية وكهربائية وسمكرية. أطلق جوكيك على هذا الإطار اسم الهيكل وشبّهه بالتصاميم التي تستخدمها بعض شركات السيارات لصناعة هيكل المركبات الكهربائية. ويتألّف المبنى من عناصر أخرى كالجدران والنوافذ المصمّمة بشكلٍ يتيح تقطيعها في المصنع وتركيبها يدويًا في موقع البناء.
يضمّ المنزل بطارية أيونات الليثيوم تخزّن الطاقة من الألواح الشمسية على السقف، وترسل الطاقة الإضافية إلى المنزل الأساسي أو السيارة الكهربائية أو حتّى تعيدها إلى الشبكة الكهربائية. يستخدم المنزل أيضًا مضخّة حرارية لتخزين الحرارة في نظام مزوّد بخزانات مياه باردة ودافئة مهمّتها تأمين التدفئة والتبريد حسب الطلب.
بنت هذه الشركة الناشئة التي تعمل حاليًا في مركز «أوتو ديسك تكنولوجي» في سان فرانسيسكو، نموذجًا تجريبيًا واحدًا وستبدأ بإنتاج أوّل منازلها التجارية هذا الصيف. وتعمل «كوزميك» على اختبار نماذج مالية جديدة، وتخطّط لتقديم خيارين لشراء منزل الحديقة الخلفية كاملًا بسعرٍ يبدأ من 190 ألف دولار، أو شراء المنزل منفصل عن «حزمة الطاقة». ويبدأ سعر الخيار الثاني من 150 ألف دولار، ويترك ملكية بنية الطاقة المتجددة التحتية والطاقة الإضافية التي يولّدها لشركة «كوزميك»، على أن يحصل السكّان على طاقة مجّانية لمنزل الحديقة الخلفية وخصم على الطاقة التي يستخدمونها في المنزل الأساسي.
بدأت الشركة عملها في كاليفورنيا حيث تساعد قوانين الولاية والدعم الإضافي من مدنٍ كلوس أنجلس، في تسهيل بناء منازل خلفية لأصحاب المنازل هناك. تقدّر كاليفورنيا اليوم أنّها تحتاج لبناء 2.5 مليون منزل في نهاية العقد الجاري؛ وكانت شركة «ماكنزي غلوبال استيميت» قد رجّحت في تقدير سابق أنّ الولاية ستحتاج ما يقارب 800 ألف وحدة جديدة من منازل الحديقة الخلفية.
* «فاست كومباني»
– خدمات تريبيون ميديا



ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
TT

ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)

تُشكل ندرة المياه العذبة تحدياً عالمياً زائداً، خصوصاً في المناطق الجافة التي تشهد استنزافاً سريعاً لمواردها المحدودة. كما يزيد النمو السكاني والتطور الاقتصادي من حدة المشكلة، حيث يرفعان الطلب على المياه لأغراض الشرب والزراعة والصناعة؛ مما يهدد الصحة العامة والأمن الغذائي.

وتعتمد الطرق التقليدية لتحلية المياه على الطاقة بشكل مكثف ولها آثار بيئية سلبية، بينما تعد تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية حلاً واعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي، حيث تستفيد من الطاقة الشمسية المتجددة. وعلى الرغم من أن أنظمة «المقطرات» الشمسية لتحلية المياه تعد طريقة مستدامة، فإنها تواجه تحديات مثل الكفاءة المنخفضة التي تتراوح بين 30 و40 في المائة، ومعدلات إنتاج منخفضة للمياه العذبة، بالإضافة إلى التلوث البيئي الناجم عن استخدام مواد تقليدية، مثل المواد ذات التغير الطوري.

ألياف طبيعية

واستعرضت دراسة مرجعية أجراها باحثون مصريون، إمكانية استخدام الألياف الطبيعية بوصفها وسيلة مستدامة لتعزيز أداء الأنظمة الشمسية لتحلية المياه. وتتميز الألياف الطبيعية، المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية متاحة في المناطق النائية، بكونها بديلاً منخفض التكلفة، وقابلة للتحلل الحيوي، ومتعددة الاستخدامات.

ووفق النتائج المنشورة بعدد نوفمبر (تشرين الثاني) بدورية (Solar Energy)، يمكن للألياف الطبيعية مثل القطن، وقش الأرز، وألياف شجرة الموز، ونبات السيزال، وقش الخيزران، تحسين الأداء من خلال توفير الهيكل المسامي من أجل ترشيح المياه، وإزالة الشوائب، وتعزيز نقل الحرارة.

يقول الدكتور محمد عجيزة، الباحث الرئيسي للدراسة بقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كفر الشيخ، إن الألياف الطبيعية توفر حلاً مستداماً لتحسين كفاءة تحلية المياه بالطاقة الشمسية مع تقليل الأثر البيئي، لأنها تتميز بالتحلل البيولوجي، ما يجعلها خياراً جذاباً لتعزيز كفاءة الأنظمة الشمسية في المناطق التي تفتقر إلى الموارد.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن الألياف الطبيعية توفر امتصاصاً عالياً للإشعاع الشمسي؛ مما يُحسّن الاحتفاظ بالحرارة ويزيد معدلات التبخر، كما تعزز الكفاءة الحرارية والعزل وتقلل الفاقد الحراري؛ مما يزيد من كفاءة التكثيف بفضل مساحتها السطحية الكبيرة، فيما تُسهّل خصائصها نقل المقطر الشمسي، وتوزيعه في المناطق النائية، حيث تقلل من الوزن الإجمالي له.

تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية تعد حلا ًواعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي (جامعة واترلو)

تقييم الأداء

أثبتت الدراسة أن الألياف الطبيعية تتمتع بقدرة استثنائية على امتصاص المياه تصل إلى 234 في المائة، بالإضافة إلى خصائصها الحرارية المميزة؛ مما يتيح استخدامها بوصفها مواد عازلة أو ممتصة أو موصلة للحرارة في الأنظمة الشمسية. ويسهم ذلك في تحسين عمليات التبخير والتكثيف. وتعمل هذه الألياف على تعزيز نقل الحرارة وتقليل فقد الطاقة؛ مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بنسبة 15 في المائة. كما وجد الباحثون أن هذه الألياف أثبتت قدرتها على زيادة إنتاجية المياه العذبة بشكل ملحوظ، حيث حققت زيادة تصل إلى 123.5 في المائة مع قشور الجوز الأسود، و126.67 في المائة مع مزيج من ألياف النباتات التي تنمو في البرك والمستنقعات وألياف السيزال.

وبالمقارنة مع المقطرات التقليدية، حققت بعض الألياف زيادة ملحوظة في إنتاج المياه العذبة، مثل نشارة الخشب وقش الأرز (62 في المائة)، واللوف الأسود (77.62 في المائة)، وألياف السيزال (102.7 في المائة)، والقماش القطني (53.12 في المائة)، وألياف النخيل (44.50 في المائة)، وألياف الكتان (39.6 في المائة).

وحددت الدراسة أبرز مميزات التوسع في استخدام الألياف الطبيعية في تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية، مثل وفرة الموارد الشمسية والمساحات الواسعة لتركيب الأنظمة، بالإضافة لكون الألياف خياراً مستداماً. كما تدعم زيادة استنزاف الموارد المائية العالمية، ونمو السكان، وزيادة الوعي بتغير المناخ الحاجة الملحة لهذه التكنولوجيا.

في المقابل، أشار الباحثون إلى تحديات تواجه هذه التقنيات، منها قلة الاستثمارات في الطاقة المتجددة، والوعي المحدود بفوائد أنظمة التحلية الشمسية، بالإضافة إلى قلة الانتشار والعوائق التجارية مقارنة بالتقنيات التقليدية، والاختلافات في سياسات الطاقة بين الدول، ما يؤثر على إمكانية توسيع نطاق استخدامها.

وأوصى الباحثون بإجراء مزيد من الأبحاث لتحسين تركيبات الألياف الطبيعية، واستكشاف بدائل قابلة للتحلل الحيوي لتقليل الأثر البيئي. وأكدوا أهمية إجراء تقييمات شاملة لتقنيات التحلية الشمسية لتحقيق أقصى تأثير ممكن وتلبية الاحتياجات الزائدة للمياه بشكل مستدام؛ مما يسهم في دعم الأمن المائي، وتعزيز القدرة على التكيف مع التغيرات المناخية.