لقد استخدمت الولايات المتحدة بشكل رئيسي معدات تعمل بالغاز والنفط للتدفئة وتوفير المياه الساخنة لسنوات عديدة، ولكنها الآن تتحول بشكل حاسم إلى التدفئة باستخدام مضخات الحرارة الكهربائية وتوفير المياه الساخنة، لمواجهة ارتفاع أسعار الطاقة وتحقيق الحياد الكربوني.
تُجري إدارة بايدن-هاريس استثماراتٍ في جانب الطلب لتعزيز قدرة تصنيع المضخات الحرارية وتنمية القوى العاملة، واستثماراتٍ في جانب العرض لمساعدة المستهلكين على جني ثمار اقتصاد الطاقة النظيفة، من خلال قانون خفض التضخم، وقانون البنية التحتية المشترك بين الحزبين، وقانون الإنتاج الدفاعي، وغيرها من البرامج ذات الصلة. ومن أحدث هذه الاستثمارات، أعلنت وزارة الطاقة الأمريكية في 18 أبريل/نيسان عن تخصيص 250 مليون دولار أمريكي لتمويل برنامج قانون الإنتاج الدفاعي للمضخات الحرارية، وهو برنامج مُدرج ضمن إعلانات وزارة الطاقة عن فرص تمويل البنية التحتية للطاقة النظيفة.
بالإضافة إلى هذه السياسات الحكومية الفيدرالية، سنّت كاليفورنيا وماساتشوستس وولايات أخرى لوائح لتشجيع التحول من معدات التدفئة وإمدادات المياه الساخنة التي تعمل بالاحتراق إلى معدات التدفئة وإمدادات المياه التي تعمل بالمضخات الحرارية. في الثاني من مايو، أقرّ مجلس الشيوخ والجمعية العامة في نيويورك ميزانية الولاية، التي تتضمن بندًا يحظر استخدام مواقد وأفران الطهي التي تعمل بالغاز، بالإضافة إلى التدفئة بالبروبان في معظم المباني السكنية الجديدة.
في هذا السياق، عُقدت في الرابع من أبريل/نيسان أول طاولة مستديرة في البيت الأبيض حول تصنيع المضخات الحرارية ونشرها. ودُعي مسؤولون تنفيذيون من شركات تصنيع المضخات الحرارية، بما في ذلك كارير ودايكن وإل جي، وجمعيات صناعية مثل معهد تكييف الهواء والتدفئة والتبريد (AHRI)، وموزعون، وقادة عماليون، لمناقشة مع مسؤولي الإدارة سبل مساهمة الاستثمارات الحكومية في توسيع صناعة تصنيع المضخات الحرارية الأمريكية، وبناء قاعدة من العمال المهرة لتلبية الطلب المتزايد على المضخات الحرارية في جميع أنحاء البلاد.
سوق مضخات الحرارة ATA
في الولايات المتحدة، تُستخدم مضخات الحرارة من الهواء إلى الهواء (ATA) بشكل أساسي لتدفئة المساحات بدلاً من مضخات الحرارة من الهواء إلى الماء (ATW). ووفقًا لبيانات الشحن الأمريكية الصادرة عن معهد أبحاث الطاقة الأمريكي (AHRI)، ارتفعت شحنات مضخات الحرارة من ATA من حوالي 2.92 مليون وحدة في عام 2018 إلى حوالي 4.33 مليون وحدة في عام 2022، بزيادة قدرها حوالي 48% في خمس سنوات. من ناحية أخرى، ارتفعت شحنات أفران الهواء الدافئ التي تعمل بالغاز، والتي تُستخدم عادةً لتدفئة المساحات في الولايات المتحدة، من حوالي 3.42 مليون وحدة في عام 2018 إلى حوالي 3.87 مليون وحدة في عام 2022، مما يشير إلى معدل نمو على مدار خمس سنوات يبلغ حوالي 13%، وهو معدل ظل منخفضًا مقارنةً بمعدل مضخات الحرارة من ATA. وكما يتضح من الشكل 1، بدأت شحنات مضخات الحرارة من ATA بمنافسة شحنات أفران الهواء الدافئ التي تعمل بالغاز اعتبارًا من عام 2020، مما أدى إلى اتساع الفجوة إلى أكثر من 0.46 مليون وحدة في عام 2022.
في المناطق الباردة بالولايات المتحدة، لا تتمتع مضخات الحرارة ATA وحدها بقدرة تدفئة كافية، لذلك غالبًا ما تُستخدم أفران وغلايات الغاز والنفط معًا. وللتغلب على هذه المشكلة، يعمل العديد من المصنّعين حاليًا على تطوير منتجات مضخات الحرارة ATA ذات وظائف تدفئة مُحسّنة للمناطق الباردة، وذلك في إطار تحدي تكنولوجيا مضخات الحرارة السكنية للمناخ البارد (CCHP) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.
سوق مضخات الحرارة ATW
تُستخدم مضخات الحرارة ATW بشكل رئيسي لتسخين المياه، وليس لتدفئة الأماكن، في الولايات المتحدة. ومع ذلك، لا تزال سخانات المياه التي تعمل بالغاز والنفط هي السائدة، وهناك طلب ضئيل على سخانات المياه بالمضخات الحرارية (HPWHs). اعتبارًا من عام 2020، لم تُشكل سخانات المياه بالمضخات الحرارية سوى 2% من إجمالي السوق، وفقًا لتقرير Energy Star لشحنات الوحدات واختراق السوق، 2016-2020، الصادر عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA).
ومع ذلك، تضاعف حجم السوق في السنوات الخمس من 2016 إلى 2020. وعلى وجه التحديد، ارتفع الاستهلاك الظاهري للوحدات الحاصلة على شهادة Energy Star 5 من 52000 وحدة في عام 2016 إلى 104000 وحدة في عام 2020 كما هو موضح في الشكل 2. بالإضافة إلى ذلك، يتم استبدال ما يقرب من 7.5 مليون سخان مياه كل عام وفقًا لبحث مبادرة تسخين المياه المتقدمة (AWHI).
قامت لجنة التجارة الدولية الأمريكية (USITC) بتحليل عوامل النمو السريع لسخانات المياه بالمضخات الحرارية: زيادة بناء المنازل الجديدة، وأكواد ومتطلبات كفاءة الطاقة الجديدة، والمزيد من الحوافز من الشركات المصنعة وشركات المرافق المختلفة، وتفضيلات العملاء لمنتج أكثر كفاءة و/أو منتج بتكلفة تشغيل أقل.
زوّدت شركتا AO Smith وRheem أكثر من 70% من إجمالي سوق سخانات المياه بالمضخات الحرارية في الولايات المتحدة عام 2020 من مصانعهما المكسيكية، وتُقدّمان معظم طُرز سخانات المياه بالمضخات الحرارية الحاصلة على شهادة Energy Star، وفقًا لهيئة التجارة الدولية الأمريكية (USITC). بالإضافة إلى هذه الشركات العريقة، هناك وجوه جديدة في هذا المجال.
في اجتماع المائدة المستديرة بالبيت الأبيض المذكور آنفًا، لاقت سياسات الحكومة الرامية إلى تعزيز استخدام المضخات الحرارية، بما في ذلك الدعم، ترحيبًا واسعًا، إلا أنه أُثيرت قضايا مثل ضعف الوعي بمضخات الحرارة بين المستهلكين والمُركّبين، ونقص المهندسين. وإذا تعاون القطاعان العام والخاص للتغلب على هذه التحديات، فسيتسارع نمو سوق المضخات الحرارية في الولايات المتحدة.
وقت النشر: 31 مايو 2023
