ينتقل مخترع مكيف الهواء البالغ من العمر قرنًا من الزمان إلى مضخة الحرارة المنزلية

في حال لم تلاحظ، المضخات الحرارية ساخنة. على الرغم من أن هذه الأجهزة، التي تستخدم الكهرباء لتوليد تكييف الهواء والحرارة، كانت موجودة منذ عقود، فإن أحدث النماذج هي بدائل أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة لأفران الوقود الأحفوري التقليدية ومكيفات الهواء.

ولكن هناك أسباب أخرى تجعل المضخات الحرارية تحظى بشعبية كبيرة بين أصحاب المنازل. تقدم الحكومة الفيدرالية، بالإضافة إلى عدد متزايد من الولايات، للمستهلكين إعفاءات ضريبية جذابة وخصومات لشراء وتركيب أنظمة المضخات الحرارية كوسيلة للحد من انبعاثات غازات الدفيئة المسببة للاحتباس الحراري ودفع التحول إلى الطاقة المتجددة.

كل هذا يتحول الناقل العالمي، الشركة المصنعة التي يبلغ عمرها ما يقرب من 100 عام والتي اخترع مؤسسها، ويليس كارير، تكييف الهواء. على مدار العام الماضي، قامت شركة بالم بيتش جاردنز بولاية فلوريدا بإعادة تحديد موقعها للاستفادة من السوق سريع النمو للمضخات الحرارية وغيرها من تقنيات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المستدامة (HVAC).

وقال ديفيد جيتلين، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لشركة كاريير جلوبال، لمجموعة من المستثمرين في فبراير: “نعلم جميعًا أن الاستدامة تمثل اتجاهًا كبيرًا”. “يجب أن يكون لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) مقعد حاسم على الطاولة.”

بعد أن انفصلت عن شركة United Technologies – الشركة الأم منذ عام 1979 – في عام 2020، ثم قامت بتصفية العديد من الشركات غير المتخصصة في مجال التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، قامت شركة Carrier بأكبر رهان لها حتى الآن على طفرة المضخات الحرارية عندما استحوذت على شركة Viessmann Climate Solutions الألمانية مقابل 13 دولارًا تقريبًا. مليار دولار في إبريل الماضي. بالإضافة إلى تقنية المضخات الحرارية الخاصة، توفر Viessmann إمكانات الطاقة المتجددة وتخزين البطاريات المنزلية، بالإضافة إلى أدوات التحكم والتطبيقات في نظام المنزل الذكي التي يمكن دمجها لتعزيز كفاءة الطاقة.

وقال هاكان يلماز، كبير مسؤولي التكنولوجيا والاستدامة في شركة كاريير: “إن التدفئة والتهوية وتكييف الهواء عند نقطة انعطاف في الوقت الحالي، مع تحول هائل نحو الكهرباء، والانتقال من غلايات وأفران حرق الوقود الأحفوري إلى المضخات الحرارية”. وأضاف: “بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن يتضاعف جانب التبريد في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ثلاث مرات بحلول عام 2050، لأن 2.8 مليار شخص يعيشون في مناطق مناخية حارة ونحو 8% فقط يمكنهم الوصول إلى أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء اليوم”. يقول يلماز إن النطاق الهائل والاستهلاك الهائل لقضية مرونة الطاقة يضع صناعة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في وضع يمكنها من الاستفادة.

يعود تاريخ المضخات الحرارية إلى خمسينيات القرن التاسع عشر

تم تطوير علم الديناميكا الحرارية وراء المضخات الحرارية في خمسينيات القرن التاسع عشر، عندما تم اختراع المضخات الأولى، وتم استخدامها في المنازل منذ ستينيات القرن العشرين. تستخدم المضخات الحرارية الكهرباء لنقل الحرارة من مكان بارد إلى مكان دافئ، مما يجعل المكان البارد أكثر برودة والمكان الدافئ أكثر دفئًا. إن العديد من نماذج اليوم أكثر كفاءة بثلاث إلى خمس مرات من أفران الوقود الأحفوري، وتعمل بشكل جيد حتى في الطقس شديد البرودة والحرارة.

النوع الأكثر شيوعًا هو نظام المضخة الحرارية مصدر الهواء، والذي يشتمل على وحدة خارجية – تشبه جهاز تكييف مركزي تقليدي – ووحدة داخلية تتصل إما بمنفاخ يقوم بتدوير الهواء الدافئ أو البارد عبر القنوات و فتحات التهوية أو إلى واحد أو أكثر من الفواصل الصغيرة بدون قنوات المثبتة في الغرف في جميع أنحاء المنزل.

بالمقارنة مع غلايات الغاز، تعمل المضخات الحرارية على تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة بنسبة 20% عند تشغيلها بالكهرباء المولدة بالوقود الأحفوري، وبنسبة تصل إلى 80% عند تشغيلها بكهرباء أنظف، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية. تمثل المباني السكنية والتجارية 30% من استهلاك الطاقة العالمي وتنتج 26% من انبعاثات الغازات الدفيئة المرتبطة بالطاقة، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.

في عام 2023، تجاوزت مبيعات المضخات الحرارية من مصدر الهواء أفران الوقود الأحفوري للسنة الثانية على التوالي، وفقًا لـ AHRI، الاتحاد التجاري الذي يمثل مصنعي أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). وتشير تقديرات مؤسسة Rewirering America، وهي منظمة غير ربحية تدافع عن الكهرباء على نطاق واسع، إلى أن 16% من المنازل في الولايات المتحدة تستخدم حاليًا المضخات الحرارية للتدفئة والتبريد. في سبتمبر/أيلول، وافق تحالف المناخ الأمريكي، وهو ائتلاف من الحزبين الجمهوري والديمقراطي يضم 25 حاكما، على الوصول بشكل جماعي إلى 20 مليون منشأة لمضخات الحرارة بحلول عام 2030، بهدف ضمان تدفق 40٪ على الأقل من الفوائد إلى المجتمعات المحرومة.

وفي الولايات المتحدة، حتى الآن، تتصدر الولايات الباردة الطريق

على الرغم من أن المضخات الحرارية أصبحت شائعة لتكييف الهواء في الولايات الجنوبية، إلا أن ولاية ماين لديها أعلى معدل اعتماد، حيث قامت بتركيب 100 ألف وحدة في المنازل قبل عامين من الموعد المحدد وتهدف إلى توصيل 175 ألف وحدة أخرى بحلول عام 2027. وهذا يبدد الفكرة، التي تنشرها في كثير من الأحيان صناعة النفط والغاز والمرافق، أن المضخات الحرارية لا تعمل بشكل جيد في درجات حرارة أقل من درجة التجمد، وبالتالي تتطلب فرن الوقود الأحفوري كاحتياطي.

وقال توبي ستانجر، كبير كاتبي شؤون المنزل والأجهزة في مجلة “كونسيومر ريبورتس”: “هذه أخبار قديمة”. وقالت: “هناك مضخات حرارية جديدة مصممة للطقس البارد تسمح لها بالوصول إلى خمس درجات بشكل فعال”، مضيفة أنها تستخدم على نطاق واسع في دول الشمال وأوروبا. وجد تحليل تقارير المستهلك لفعالية المضخات الحرارية في المناخات الباردة أنه “حتى وسط البرد القارس للعظام” فإنها تستخدم طاقة أقل بكثير من الأنواع الأخرى من أنظمة التدفئة. وفقًا لديف ليز، مدير تحويل سوق التكنولوجيا في شركة Northeast Energy Efficiency Partnerships (NEEP)، يمكن للمضخات الحرارية ذات مصدر الهواء أن تعمل كنظام تدفئة رئيسي للمنزل في أي مناخ تقريبًا.

تبيع شركة Carrier 10 مضخات حرارية مختلفة، بسعات طاقة وأسعار مختلفة، وتخطط لإضافة نماذج من صنع شركة Viessmann، التي لها بالفعل وجود في السوق الأمريكية. ولكن بعيدًا عن تكنولوجيا الطاقة المستدامة ومحفظة المنتجات الخاصة بالشركة، “كان أحد أسباب استحواذنا على شركة Viessmann هو خبرتها في تدريب التجار والقائمين بالتركيب ومساعدة العملاء على فهم فوائد منتجاتها”، كما قالت ميلينا أوليفيرا، مديرة التسويق والاتصالات في شركة Carrier. .

ومن خلال الاستفادة من هذه المعرفة، توفر شركة كاريير شبكتها الوطنية التي تضم حوالي 2100 برنامج تدريب وتعليم للوكلاء المعتمدين، بالإضافة إلى الدعم الإعلاني والترويجي، ليس فقط فيما يتعلق بالمضخات الحرارية ولكن أيضًا المنتجات الإضافية، مثل منظمات الحرارة الذكية وبطاريات تخزين الطاقة. وقال أوليفيرا: “إن إدارة الطاقة المنزلية هي عنصر ضخم نريد الاستفادة منه”، حيث يقوم التجار “بتحويل عقلياتهم من بيع المنتجات إلى بيع الحلول والمكونات”.

قال مارك برودان، مدير العمليات في شركة M&M Plumbing and Heating، وهي وكالة تابعة لشركة Carrier في بلدة Indian River شمال ميشيغان، إن أعمال المضخات الحرارية لشركة M&M نمت بنسبة 35٪ تقريبًا في العام الماضي. وأضاف: “هذا العام من المحتمل أن ترتفع النسبة بنسبة 40% إلى 50% أخرى”.

وقال برودان إنه يتعين عليه عادةً تثقيف العملاء حول كفاءة استخدام الطاقة وفعالية تكلفة المضخات الحرارية، فضلاً عن فوائدها البيئية. وقال: “هناك شعور عام بأن الناس يريدون استخدام طاقة أنظف قليلا، ولكن بمجرد تثقيفهم حول ما يمكن أن تفعله المضخات الحرارية، فإنهم عادة ما يكونون متقبلين للغاية”.

وقال برودان إن تدريب شركة Carrier في الموقع وعن بعد لموظفي المبيعات والخدمة في M&M قد ساعد. “لديهم موقع على شبكة الإنترنت يحتوي على مقاطع فيديو قائمة على المعرفة، وآلات حاسبة توضح للعملاء وفوراتهم في التكاليف، وتطبيق لموظفي الخدمة لدينا يمكنهم مسح الرمز الشريطي لسحب المعلومات والأدلة.”

الحصول على الإعفاءات الضريبية والحسومات أثناء استمرارها

من الآن وحتى نهاية عام 2032، يمكن لأصحاب المنازل الحصول على ائتمان ضريبي فيدرالي بنسبة 30٪ لشراء وتركيب مضخات حرارية مصدر الهواء المعتمدة من Energy Star – من شركة كاريير وغيرها من العلامات التجارية – بما يصل إلى 2000 دولار سنويًا. يتضمن ذلك أي عزل وقنوات وتقسيمات صغيرة وترقيات للكهرباء ذات صلة.

تقدم العديد من الولايات والمرافق المحلية حوافز مالية إضافية، بعضها مرتبط بمستويات الدخل. تقدم ولاية كونيتيكت، على سبيل المثال، خصمًا يصل إلى 15000 دولار لمضخات الحرارة المؤهلة؛ تصدر ولاية نيويورك حسومات من خلال شركات المرافق يمكن أن تصل إلى ما بين 8000 دولار و12000 دولار؛ تقدم ولاية ماين ما بين 4000 دولار و 8000 دولار. يتميز موقع Energy Star الإلكتروني بوجود “مكتشف الخصومات” للحصول على المعلومات عن طريق الرمز البريدي

يمكن أن تصل تكلفة تركيب نظام المضخة الحرارية – اعتمادًا على العلامة التجارية والحجم والمكان الذي تعيش فيه ومدى تعقيد الوظيفة – إلى ما يزيد عن 20 ألف دولار. وجدت استطلاعات أعضاء Consumer Reports أن متوسط ​​السعر الإجمالي المدفوع لشراء وتركيب مضخة حرارية أنبوبية بين عامي 2018 و2023 كان 8,348 دولارًا. يمكن أن تتراوح عمليات التقسيم الصغيرة من 2000 دولار إلى 6000 دولار لكل وحدة، بالإضافة إلى التثبيت.

وإلى جانب الحسومات والإعفاءات الضريبية، يمكن للمضخات الحرارية أن تولد وفورات من خلال القضاء على تكلفة الوقود الأحفوري، حتى عندما نأخذ في الاعتبار أسعار الكهرباء. حسبت شركة Rewireing America أن أصحاب المنازل الذين يتحولون من أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء غير الفعالة التي تعمل بزيت الوقود أو البروبان أو المقاومة الكهربائية التقليدية (مثل الحرارة الأساسية أو الأفران الكهربائية) يمكن أن يوفروا حوالي 1000 دولار سنويًا.

بالنسبة لعام 2023، أعلنت شركة كاريير عن مبيعات بقيمة 22.1 مليار دولار، بزيادة 8٪ من 20.4 مليار دولار في عام 2022. وتوقعت توجيهاتها لعام 2024 نمو المبيعات إلى 26.5 مليار دولار. ارتفع السهم بنسبة 30٪ خلال العام الماضي، على الرغم من توقفه في عام 2024.

وقال جيتلين في مكالمة أخيرة مع المحللين: “هذا عام كبير بالنسبة لنا كشركة”. “سنبدأ في تحقيق الفوائد الهائلة من الجمع بين Viessmann وكشركة تركز على الاستدامة والنمو الأعلى واللعب الخالص.”

“عندما أرى الشركات تجري تغييرات كبيرة على منتجاتها [product] قال دين دراي من شركة آر بي سي كابيتال ماركتس: “إن المحفظة والتصفية، التي تضع قيمة كبيرة على المعرفة والقدرات الإدارية”. وأضاف: “أحب الطريقة التي يقومون بها بذلك”. [focus] لا يبدو الأمر منطقيًا من الناحية الاقتصادية فحسب، بل إن تأثيره على بصمته الكربونية يمثل جزءًا كبيرًا من القصة أيضًا.”

تستهدف شركة كاريير تحقيق صافي انبعاثات غازات الدفيئة في عملياتها الخاصة بحلول عام 2030 وعبر سلسلة القيمة الخاصة بها بحلول عام 2050. ويقول دراي إن التراجع الأخير في المخزون لا يثير قلقه، وعلى المدى الطويل، يتوقع هوامش أعلى ومزيد من الخدمات والمزيد إيرادات ما بعد البيع. وقال “كل شيء يصطف بشكل جيد”.