نحو مدينة ضخمة مستدامة من خلال التوفيق بين إزالة الكربون من نظم الطاقة ومرونة الصحة الحضرية

لماذا أصبح الحفاظ على البرودة أصعب

مع ازدياد حرارة الصيف، يعتمد المزيد من الناس على التكييف للحفاظ على سلامتهم. لكن موجات الحر التي تجعل التبريد أمراً ضرورياً تجهد أيضاً شبكات الكهرباء في المدينة، مما يسبب انقطاعات كهربائية تترك ملايين دون ملاذ. تبحث هذه الدراسة سؤالاً ملحاً: مع تنظيف نظم الكهرباء لدينا لمكافحة تغير المناخ، هل قد نجعل موجات الحر المميتة أخطر لسكان المدن عن غير قصد — وماذا يمكننا أن نفعل حيال ذلك؟

عندما يتعطل التيار أثناء موجة حر

الحرارة الشديدة أكثر من مجرد إزعاج؛ إنها قد تغلب جسم الإنسان، لا سيما لدى كبار السن وذوي الحالات الصحية المزمنة. تقتل موجات الحر بالفعل عشرات الآلاف من الأشخاص سنوياً في أنحاء العالم. في مناطق المدن الكبرى المزدحمة بالشقق والمكاتب، يعتمد البقاء غالباً على توفر الكهرباء الموثوقة للتكييف. ومع ذلك، ترفع موجات الحر استخدام الكهرباء بنسبة 10–20% لأيام متتالية، تماماً حين تجعل درجات الحرارة العالية خطوط النقل ومحطات التوليد أقل كفاءة. والنتيجة ضغط مزدوج: طلب أكبر وعرض أقل، ما قد يؤدي إلى انقطاعات كهربائية متقطعة تعرض السكان الضعفاء لدرجات حرارة داخلية خطيرة لساعات أو أيام.

الطاقة النظيفة ومخاطر صحية غير متوقعة

تنتقل العديد من المناطق بسرعة من الوقود الأحفوري إلى مصادر أنظف مثل الرياح والطاقة الشمسية للوصول إلى حياد الكربون. وبينما يعد هذا أمراً ضرورياً لإبطاء تغير المناخ، إلا أن للانتقال آثاراً جانبية. كانت محطات الفحم والغاز التقليدية قادرة على رفع أو خفض الإنتاج بسرعة، لكنها تُستبدل بواقعية بمصادر متجددة معتمدة على الطقس وتكون أقل مرونة دون دعم احتياطي إضافي. في تجمع المدن الضخم غوانغدونغ–هونغ كونغ–ماكاو في جنوب الصين، تُظهر الدراسة أنه مع تراجع التوليد من الوقود الأحفوري تصبح نقص الكهرباء أثناء موجات الحر أكثر تكراراً وطولاً. تشير محاكاة الباحثين إلى أن نسبة الوفيات المتعلقة بانقطاعات الكهرباء الناجمة عن موجات الحر عبر هذه المنطقة التي تضم 135 مليون نسمة قد ترتفع من نحو 0.5% من إجمالي الوفيات السنوية في 2030 إلى حوالي 2.8% بحلول 2050، مع تجاوز العديد من المدن الأساسية 3%.

ربط الحرارة والكهرباء والأرواح المنقذة

لفهم هذا الخطر والحد منه، بنى الباحثون إطاراً يربط بيانات الطقس وسلوك شبكة الكهرباء والصحة العامة. أولاً، أنشأوا نموذجاً لكيفية استجابة نظم الطاقة لموجات الحر، مع مراعاة ارتفاع طلب التكييف، وانخفاض قدرة النقل، والقيود على التوليد. مكّنهم هذا من تحديد متى وأين تحدث الانقطاعات. بعد ذلك، طوروا نموذج تعرّض الحرارة والوفيات الذي يقدّر عدد الوفيات الإضافية الناتجة عند فقدان الناس التبريد خلال ساعات حارة محددة، مع الأخذ في الاعتبار كل من التعرض الحالي والمتراكم للحرارة. بجمع هذه العناصر، تمكنوا من تتبع مسار واضح: الأيام الأحر تؤدي إلى ضغط على الشبكات، مما يؤدي إلى انقطاعات، التي بدورها تزيد من مخاطر الوفاة للسكان المتأثرين.

تصميم شبكة تحمي الناس

مسلحين بهذا النموذج المترابط، اختبر الفريق طرقاً مختلفة لتصميم وتشغيل أنظمة الطاقة الحضرية. في دراسة حالة مفصّلة لمدينة جوهاي، إحدى المدن الأساسية في المنطقة، قارنوا خطط إزالة الكربون التقليدية مع استراتيجيات "واعية بالصحة" تقيّم صراحةً منع الوفيات المرتبطة بالحر. تضيف هذه الاستراتيجيات كمية معتدلة من التوليد الإضافي — وبصفة خاصة ألواح شمسية نهارية — وتدخل تخزين الطاقة القائم على الهيدروجين. تُحوّل الفائض من الطاقة المتجددة إلى هيدروجين، ويُخزن ثم يُحرق لاحقاً في توربينات غازية عندما تبلغ الطلب ذروته أو تنخفض طاقة الشمس. لا تقل أهمية كم الطاقة المبنية عن توقيت الانقطاعات، إذا كانت لا مفر منها. مع ازدياد حصة الطاقة الشمسية في المزيج، يمكن نقل فترات الانقطاع بعيداً عن أشد الساعات حرارةً إلى الليل، ما يقلل بحدة التعرض الضار للحر حتى دون القضاء على كل الانقطاعات.

مدن أكثر صحة بتكلفة أقل على المدى الطويل

النتائج لافتة. في جوهاي، يقلل التخطيط الواعي بالصحة الذي يزيد طاقة التوليد قليلاً ويضيف تخزين الهيدروجين من الوفيات الزائدة المرتبطة بموجات الحر بنحو 55–65% مقارنة بمسارات إزالة الكربون التقليدية. وفي الوقت نفسه، ومع انخفاض تكلفة التقنيات النظيفة وتزايد موجات الحر، تبرر هذه الاستثمارات نفسها: تنخفض التكاليف السنوية الإجمالية بنسبة 9–14% بحلول منتصف القرن، بفضل قلة الانقطاعات، وانخفاض استخدام الوقود، وتقليل الخسائر الاقتصادية الناتجة عن المرض والوفاة. يستنتج المؤلفون أن المدن ليس عليها أن تختار بين طاقة أنظف وصحة عامة. من خلال التخطيط الصريح للشبكات حول أهداف الكربون والصحة معاً — باستخدام أدوات مثل نشر الطاقة الشمسية المستهدفة، والاحتياطي المرن، وتخزين الطاقة — يمكن لمناطق المدن الضخمة أن تصبح أكثر استدامة وأماناً بشكل كبير لمواجهة الحرارة المقبلة.

الاستشهاد: Yang, Z., Zhang, H., Li, H. et al. Toward a sustainable megalopolis by reconciling power system decarbonization and urban health resilience. Commun Earth Environ 7, 174 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03198-4

الكلمات المفتاحية: موجات الحر, شبكات الطاقة الحضرية, إزالة الكربون, الصحة العامة, تخزين الطاقة