ما هي الطاقة الحرارية الباردة؟

 مصطلح "الطاقة الحرارية الباردة" (Cold Thermal Energy) هو مصطلح غير دقيق علميًا ويستخدم أحيانًا بشكل غير رسمي أو في سياقات محددة، ولكنه يمكن أن يسبب بعض الالتباس.

لماذا هو غير دقيق؟

الطاقة الحرارية (Thermal Energy) في الفيزياء تُعرّف بأنها الطاقة الداخلية لنظام ما والمرتبطة بالحركة العشوائية للذرات والجزيئات داخله. كلما زادت حركة هذه الجسيمات، زادت درجة حرارة الجسم وزادت طاقته الحرارية.

البرودة (Cold) ليست نوعًا من الطاقة بحد ذاتها، بل هي غياب أو انخفاض مستوى الطاقة الحرارية مقارنةً بمحيطها أو بنقطة مرجعية أخرى. "البارد" هو وصف لدرجة حرارة منخفضة.

الحرارة تنتقل دائمًا بشكل طبيعي من الجسم الأسخن (ذي الطاقة الحرارية الأعلى) إلى الجسم الأبرد (ذي الطاقة الحرارية الأقل). لا يوجد شيء اسمه "طاقة برودة" تنتقل.

ماذا يُقصد عادةً عند استخدام هذا المصطلح؟

عندما يستخدم الناس مصطلح "الطاقة الحرارية الباردة"، فإنهم غالبًا ما يشيرون إلى أحد المعاني التالية:

تخزين الطاقة الحرارية الباردة (Cold Thermal Energy Storage - CTES):

هذا هو الاستخدام الأكثر شيوعًا وقبولًا للمفهوم (وإن كان الاسم لا يزال غير مثالي فيزيائيًا).

يشير إلى تخزين "القدرة على التبريد" أو "القدرة على امتصاص الحرارة". يتم ذلك عن طريق تبريد مادة (مثل الماء، أو الجليد، أو مواد متغيرة الطور) إلى درجة حرارة منخفضة جدًا خلال فترات انخفاض الطلب على الطاقة (مثل الليل).

لاحقًا، خلال فترات ارتفاع الطلب (مثل النهار)، يُستخدم هذا الوسط البارد المُخزن لامتصاص الحرارة من مكان آخر (مثل تبريد مبنى)، مما يقلل الحاجة إلى تشغيل أنظمة التبريد (مثل مكيفات الهواء) بكامل طاقتها في أوقات الذروة.

مثال: صنع الثلج ليلاً باستخدام كهرباء أرخص، ثم استخدام هذا الثلج نهارًا لتبريد الهواء في نظام تكييف مركزي. هنا، الثلج يمثل "مخزون البرودة" أو "الطاقة الحرارية الباردة المخزنة".

المصدر البارد في دورات الطاقة:

في محركات الحرارة (مثل محطات توليد الكهرباء) أو أنظمة التبريد، يوجد دائمًا "مصدر ساخن" و "مصدر بارد" (أو خزان بارد). المصدر البارد هو المكان الذي تُطرد إليه الحرارة المهدرة (وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية).

قد يشير البعض بشكل غير دقيق إلى الخزان البارد (مثل مياه النهر أو المحيط أو الهواء المحيط) على أنه مصدر "طاقة باردة"، لكنه في الحقيقة مجرد خزان ذي درجة حرارة منخفضة نسبيًا يستقبل الحرارة.

تقنيات مثل تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات (OTEC):

تستخدم هذه التقنية فرق درجات الحرارة بين مياه المحيط السطحية الدافئة والمياه العميقة الباردة لتشغيل دورة حرارية وتوليد الكهرباء. هنا، المياه العميقة الباردة ضرورية كجزء من التدرج الحراري الذي يتم استغلاله، وليست مصدرًا لـ "طاقة باردة" بحد ذاتها.

الخلاصة:

"الطاقة الحرارية الباردة" ليست مصطلحًا فيزيائيًا قياسيًا. البرودة هي انخفاض في الطاقة الحرارية. عند استخدام المصطلح، فإنه غالبًا ما يشير بشكل غير رسمي إلى القدرة المُخزنة على امتصاص الحرارة (كما في CTES)، أو إلى المصدر ذي درجة الحرارة المنخفضة في نظام حراري يستغل فرق درجات الحرارة.