التشغيل المعزز لنظام تخزين الثلج لإدارة أحمال الذروة في مراكز التسوق عبر مناطق مناخية متنوعة

تتميز مراكز التسوق بتدفق كبير للمشاة واستهلاك مرتفع للطاقة وأحمال ذروة عالية، وهي خصائص تجعلها ميدانًا واعدًا لتقنيات ترشيد الطاقة، ومن أبرزها أنظمة تخزين الثلج التي تنتج الثلج وتخزنه في ساعات انخفاض أسعار الكهرباء ثم تذيبه لتلبية أحمال التبريد في ساعات الذروة الغالية، غير أن ثمة فجوة بحثية ملحوظة في تطبيق هذه الأنظمة في مراكز التسوق على النطاق الحضري، وبخاصة ما يتعلق بجدواها الاقتصادية في ظل أطر تسعير كهرباء مختلفة ومناطق مناخية متنوعة تختلف فيها أحمال التبريد اختلافًا واسعًا، وتسعى هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة بتحليل اقتصادي شامل لأنظمة تخزين الثلج في مراكز تسوق بإحدى عشرة مدينة متميزة مناخيًا وتسعيريًا، بحثًا عن العلاقة بين سعة التخزين واستراتيجيات التشغيل والأداء الاقتصادي وكفاءة التبريد، وبما يقدم لأصحاب المصلحة إطارًا مرجعيًا قابلًا للتكييف مع تنوع المناطق المناخية وأطر التسعير المحلية المختلفة من مدينة إلى أخرى

أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها

هدفت الدراسة إلى البحث في حلول تبريد مستدامة عبر تحليل اقتصادي لأنظمة تخزين الثلج داخل مراكز التسوق في 11 مدينة مختلفة، يعمل كل نظام منها في ظل إطار تسعير كهرباء مختلف، وقد بدأت المنهجية ببناء نماذج أساسية لمراكز التسوق باستخدام برنامج أوتوبي بي إس ثم تحسينها ببرنامج أوبن ستوديو، وقبل الشروع في تعديل النموذج استخدمت بيانات مقاسة للتحقق من دقة النموذج الأساسي بحساب معامل تباين جذر متوسط مربع الخطأ ومتوسط الخطأ الانحيازي المعياري لاستهلاك الطاقة، فبلغ معامل التباين لاستهلاك الكهرباء 8.6 في المئة والخطأ الانحيازي 1.57 في المئة، وبلغا لاستهلاك الغاز 12.9 في المئة و1.24 في المئة على الترتيب، ثم امتد البحث إلى تقييمات اقتصادية شاملة قائمة على تسعير الكهرباء الخاص بكل مدينة لاستخلاص العلاقة بين السعة واستراتيجيات التشغيل والأداء الاقتصادي

ثانيًا: أبرز النتائج

النتيجة الأولى: تحققت الدراسة من أثر كشط الذروة وملء الوادي الذي تحدثه أنظمة تخزين الثلج بدرجة لافتة في المناطق ذات خطوط العرض المنخفضة وأحمال التبريد الكبيرة، إذ ينقل النظام استهلاك الكهرباء من ساعات الذروة إلى ساعات الوادي الليلية الرخيصة، فيخفف الضغط على الشبكة ويخفض كلفة التبريد على مركز التسوق في آن واحد

النتيجة الثانية: أظهر التحليل أن التفاعل بين سعة تخزين الثلج وجداول التشغيل يؤثر بدرجة كبيرة في الجدوى الاقتصادية وكفاءة التبريد معًا، فليست السعة الأكبر دائمًا هي الأجدى، بل يتعين ضبط السعة والجدول بما يناسب مناخ المدينة ومنحنى أحمالها وإطار تسعيرها، حتى لا تتحول الوفورات المتوقعة إلى كلف رأسمالية وتشغيلية زائدة تأكل العائد

النتيجة الثالثة: بالاستناد إلى الديناميات الزمنية لتسعير الكهرباء بحسب وقت الاستخدام اقترحت الدراسة جدول تشغيل مضبوطًا بدقة لنظام تخزين الثلج يقوم على الشحن في فترات انخفاض سعر الكهرباء وتولي أحمال التبريد في فترات ذروة السعر، بما يحقق تخفيضات كبيرة في فواتير كهرباء المباني، كما أن إعادة توزيع الطاقة بتقليل سعة المبرد ورفع سعة نظام تخزين الثلج في المقابل ترفع كفاءة التبريد وتخفض نفقات الكهرباء المرتبطة به

ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها

تشير دلالات الدراسة إلى أن أصحاب المصلحة من ملاك مراكز التسوق ومشغليها ومخططي الطاقة يمتلكون الآن إطارًا مرجعيًا لتطبيق أنظمة تخزين الثلج وتعديلها بصورة معقولة بحسب المنطقة المناخية وإطار التسعير، فبدل استيراد تصميم جاهز من مدينة أخرى يمكن ضبط السعة والجدول التشغيلي على بيانات محلية موثوقة ونموذج متحقق منه بالقياسات الفعلية، كما تدعم النتائج سياسات تسعير الكهرباء بحسب وقت الاستخدام بوصفها محفزًا اقتصاديًا لنشر تخزين الطاقة الحراري، وتفتح الباب أمام تعميم التجربة على مبان تجارية أخرى عالية الأحمال كالفنادق والمستشفيات والمطارات

وخلاصة القول إن أنظمة تخزين الثلج المضبوطة السعة والجدول حل تبريد مستدام مجد اقتصاديًا لمراكز التسوق عبر المناطق المناخية المتنوعة، إذ تكشط أحمال الذروة وتملأ أودية الطلب وتخفض الفواتير، بما يمهد لعصر حلول تبريد كفؤة الطاقة وواعية بيئيًا مصممة لبيئات مراكز التسوق