التصميم التكاملي: إعادة التفكير في كفاءة الطاقة

شرح الدكتور لوفينز كيف يمكن لـ "التصميم التكاملي" أن يعزز كفاءة الطاقة بشكل كبير.

في كلمته ضمن سلسلة منتديات الذكرى السنوية الخامسة والخمسين لشركة دلتا، بعنوان "آفاق الطاقة الجديدة: من المباني إلى الذكاء الاصطناعي"، أشار الدكتور لوفينز إلى أن التصميم المتكامل ليس تقنية جديدة، بل هو بالأحرى طريقة تفكير مختلفة. يبدأ التصميم الهندسي التقليدي عادةً بتحسين المكونات الفردية قبل دمجها. أما التصميم المتكامل، فيعكس هذا الترتيب: إذ يبدأ بالنظام ككل، ويحدد الأهداف المرجوة، ثم يصمم المكونات الفردية لدعم هذه الأهداف. إنه الجزء الأكثر إغفالاً في ثورة الطاقة الرباعية التي تُحوّل العالم بسرعة من الاستخدام غير الكفؤ إلى الاستخدام الكفؤ، ومن الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة، ومن الوقود إلى الكهرباء، ومن الموارد المركزية إلى الموزعة. لا يتطلب هذا أي سحر أو معجزات أو تقنيات جديدة، بل مجرد عقلية المبتدئ، والتفكير الشامل للنظام، والتصميم البسيط الدقيق، والاهتمام البالغ بالتفاصيل - ثم يتطلب تنفيذه منافسةً ودبلوماسيةً وصبرًا لا يلين.

أشار الدكتور لوفينز إلى أن المباني تستهلك ثلاثة أرباع الكهرباء في الولايات المتحدة ونصفها في العالم. وهو يسكن في منزل بناه بنفسه، على ارتفاع 2200 متر في جبال روكي قرب أسبن، حيث كانت درجات الحرارة تنخفض إلى -44 درجة مئوية. وقد ألهم هذا المنزل مئات الآلاف من المباني الأوروبية الموفرة للطاقة، والتي لا تعتمد على التدفئة، وبتكلفة بناء مماثلة للتكلفة المعتادة. ومن خلال التصميم المتكامل - الذي يُحسّن العزل، ويُحسّن أنظمة التهوية، ويُعيد تصميم الإضاءة - يُمكن في كثير من الأحيان خفض استهلاك الطاقة في المباني بشكل ملحوظ.

تستهلك الصناعة نصف طاقة العالم. وغالبًا ما تكون أنظمة الأنابيب المتصلة بهذه الأجهزة مصممة بشكل رديء، مما يؤدي إلى خسائر احتكاك غير ضرورية. لو صُممت أنابيب المياه الصناعية بشكل أوسع وأكثر استقامة لتقليل الاحتكاك إلى أدنى حد، لما أمكن توفير 90% من الكهرباء فحسب، بل أمكن أيضًا تقليص حجم المضخات الكبيرة والمكلفة، بل والاستغناء عن المضخات غير الضرورية تمامًا.

تتمتع مراكز البيانات بإمكانات هائلة لتوفير الطاقة. ففي عام 2003، عندما كانت مراكز البيانات تستهلك ضعف الطاقة اللازمة لتشغيل الخوادم على الأقل، جمع معهد روكي ماونتن أكثر من 90 خبيرًا في هذا المجال، وتوصلوا إلى طرق لتوفير نحو 89% من استهلاك الطاقة المعتاد، ربما من خلال خفض النفقات الرأسمالية، وتسريع عملية الإنشاء، وتحسين الإنتاجية ووقت التشغيل. وقد تحققت هذه الوفورات على مستويات عديدة، شملت بنية النظام، والبرمجيات، والترجمة، والأجهزة، والمرافق.

تضاعفت كفاءة الطاقة العالمية تقريبًا من العصر الحجري الحديث حتى عام 1820، ثم تضاعفت ثلاث مرات أخرى، ولكن يمكن الآن مضاعفتها مرة أخرى باستخدام الأساليب التقليدية، ومضاعفتها ثلاث مرات تقريبًا بإضافة "التصميم المتكامل" - وهو أساليب مُثبتة لتحسين المباني والمركبات والمصانع كنظم متكاملة. أي أنه يمكن الآن تكرار مضاعفة كفاءة الطاقة العالمية ست مرات تقريبًا، مما يُحقق فائدة اقتصادية وأمنية كبيرة. وتشير مئات الأمثلة العملية إلى القيمة الكبيرة لهذه الطريقة لتنمية تايوان وتعزيز قدرتها على الصمود.

في خضم عملية التحول الطاقي، يُعدّ استخدام الطاقة المتجددة، إلى جانب تحسين كفاءة الطاقة من خلال التصميم المتكامل، أمرًا بالغ الأهمية لتعزيز أمن الطاقة. وقدّرت بلومبيرغ (تمويل الطاقة الجديدة) أن الطاقة المتجددة في عام 2023 كانت الخيار الأقل تكلفة لتوليد ما بين نصف إلى ثلثي احتياجات العالم من الكهرباء، ما يغطي ثلاثة أخماس الناتج المحلي الإجمالي العالمي، بما في ذلك أوروبا والهند والصين والبرازيل. ورغم أن أحد المخاوف الشائعة بشأن الطاقة المتجددة هو تقلبها، إلا أن هذا التقلب لا يعني بالضرورة عدم موثوقيتها. فمن خلال تقنيات التنبؤ وأنظمة تخزين الطاقة وإدارة استجابة الطلب، يمكن لشبكة كهربائية تعمل بالطاقة المتجددة بشكل أساسي أن تعمل بكفاءة عالية، وهذا تحديدًا ما نحتاجه من كهرباء نظيفة وموثوقة في عصر الذكاء الاصطناعي.

يكمن مفتاح التحول الطاقي في تصميم أنظمة الطاقة واستخدامها بذكاء أكبر. تلتزم دلتا بتحسين كفاءة الطاقة من خلال توفير حلول إدارة الطاقة والحرارة من الشبكة إلى الرقاقة، ومساعدة مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي على تعزيز كفاءة الطاقة. إضافةً إلى ذلك، ومن خلال الشبكات الصغيرة، تدمج دلتا الطاقة المتجددة وخلايا وقود الهيدروجين وتخزين الطاقة لتوزيع مصادر الطاقة بذكاء وتعزيز مرونة الشبكة. وقد دعم التزامنا بتحسين كفاءة الطاقة نمو أعمالنا، مما يعكس فلسفة الدكتور لوفينز القائلة بأن الشركات قادرة على تحقيق الربحية والاستدامة معًا. منذ بلوغ ذروة انبعاثات الكربون في عام 2017، خفضت دلتا الانبعاثات بشكل مطرد بدءًا من عام 2018، بينما استمرت الإيرادات في النمو، مما يدل على فصل واضح بين نمو الأعمال وانبعاثات الكربون. وانطلاقًا من تذكير الدكتور لوفينز بـ "كن مثمرًا وقلل الانبعاثات"، دعونا نمضي قدمًا معًا من خلال تبني عقلية التقليل لتحقيق استدامة مشتركة وبناء غدٍ أفضل.

انضم كل من يانسي هاي، عضو مجلس إدارة دلتا، والدكتور أموري لوفينز، المؤسس المشارك لمعهد إدارة المخاطر، وبروس تشينغ، مؤسس دلتا ورئيسها الفخري، وبينغ تشينغ، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي، إلى حلقة نقاش.