سخانات المياه ذات الأنابيب الحرارية تكتسب شعبية في كينيا: مسار مبتكر من اختراقات الطاقة إلى التمكين الاجتماعي

في شرق أفريقيا، حظيت كينيا باهتمام واسع النطاق باعتبارها "مهد التكنولوجيا الأفريقية" و"رائدة في مجال الطاقة المتجددة". ومع ذلك، لطالما واجهت هذه الدولة، التي تُعرف غالبًا بـ"وادي السيليكون في شرق أفريقيا"، معضلة استقطاب الطاقة: فبينما تتألق ناطحات سحاب العاصمة نيروبي بالنور، تعتمد العائلات في القرى النائية على الحطب والكيروسين لتسخين الماء. في ظل هذه الظروف، لم تصبح سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية، بمزاياها الأساسية المتمثلة في مقاومة العوامل الجوية، وتكاليفها المعقولة، وقدرتها على التكيف مع مختلف الظروف، "المفتاح الذهبي" لحل معضلة الطاقة في كينيا فحسب، بل أفرزت أيضًا نموذجًا مبتكرًا يجمع بين "التمويل الأصغر + الخدمات المشتركة + التصنيع المحلي". وقد تطورت هذه السخانات من مجرد منتج طاقة بسيط إلى "أداة تمكين اجتماعي" تعزز إحياء المناطق الريفية وتمكين المرأة، راسمةً بذلك مسارًا تنمويًا فريدًا في السوق الكينية.

محركات السوق: المحفز المزدوج لمعضلة الطاقة وأرباح السياسات

لقد وفرت تناقضات هيكل الطاقة في كينيا أرضًا خصبة طبيعية لانتشار استخدام سخانات المياه بالأنابيب الحرارية. ووفقًا لتقرير صدر عام 2024 عن وزارة الطاقة والبترول الكينية، فإن نسبة الوصول إلى الكهرباء في جميع أنحاء البلاد تبلغ 68% فقط، وأقل من 40% في المناطق الريفية. ويعتمد ما يقرب من 12 مليون شخص كليًا على طاقة الكتلة الحيوية التقليدية (الحطب والفحم) لتسخين المياه. ولا يتطلب استخدام الحطب لتسخين المياه من كل أسرة قضاء ما معدله 2-3 ساعات يوميًا في جمع الحطب فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى إزالة ما يقرب من 200,000 هكتار من الغابات سنويًا، مما يؤدي إلى تفاقم تآكل التربة وتلوث الهواء. وبالنسبة للأسر القليلة التي يمكنها الوصول إلى شبكة الكهرباء، فإن تكلفة استخدام سخانات المياه الكهربائية التقليدية مرتفعة للغاية. فعلى سبيل المثال، يكلف سخان المياه الكهربائي سعة 100 لتر حوالي 30 دولارًا أمريكيًا شهريًا، وهو ما يمثل 15%-20% من متوسط ​​الدخل الشهري للأسرة ويتجاوز بكثير قدرتها على تحمل التكاليف. 

تُعالج سخانات المياه ذات الأنابيب الحرارية، التي تُوفر فواتير كهرباء منخفضة، بدقة نقاط الضعف في السوق الكينية. وبالمقارنة مع سخانات المياه التقليدية ذات الأنابيب المفرغة، تُبرز سخانات المياه ذات الأنابيب الحرارية مزايا كبيرة في بيئة كينيا المُعقدة. فالطلاء الخزفي للأنابيب الحرارية يُقاوم بفعالية الشيخوخة تحت أشعة الشمس فوق البنفسجية الشديدة للهضبة المرتفعة (في نيروبي، على ارتفاع 1700 متر، تكون شدة الأشعة فوق البنفسجية أعلى بنسبة 30% من المناطق المنخفضة). وخلال موسم الأمطار (بمتوسط ​​هطول أمطار سنوي يتراوح بين 1000 و2000 ملم)، يمنع تصميم المجمع المُحكم تسرب مياه الأمطار واحتمالية الأعطال. وحتى في الطقس الغائم، يضمن نقل الحرارة الفعال لأنابيب التدفئة توفيرًا أساسيًا للمياه الساخنة. وتشير بيانات من وكالة اختبار محلية تابعة لجهة خارجية إلى أن متوسط ​​معدل الأعطال السنوي لسخانات المياه ذات الأنابيب الحرارية في كينيا يبلغ 3.2% فقط، وهو أقل بكثير من 18.5% لسخانات المياه التقليدية ذات الأنابيب المفرغة. مع عمر خدمة يتراوح بين 8 إلى 10 سنوات، فإنها توفر بديلاً طويل الأمد لطرق التدفئة التقليدية مثل الحطب والكيروسين. 

أدى الدعم السياسي القوي إلى تسريع انتشار سخانات المياه بالأنابيب الحرارية في السوق. وتستهدف "رؤية كينيا 2030" الوصول إلى 70% من الطاقة المتجددة، مع كون استخدام الطاقة الشمسية الحرارية مجالًا رئيسيًا. أطلقت الحكومة برنامج "الطاقة الشمسية للجميع"، الذي يقدم دعمًا نقديًا بنسبة 20% للأسر الريفية التي تُركّب سخانات المياه بالأنابيب الحرارية، وخصمًا ضريبيًا بنسبة 30% للأماكن التجارية (الفنادق والمدارس) التي تُركّب أنظمة تسخين مركزية للمياه. علاوة على ذلك، أصدرت هيئة تنظيم الطاقة الكينية (ERC) "المواصفات الفنية لسخانات المياه الشمسية" في عام 2023، حيث حددت صراحةً نماذج الأنابيب الحرارية كـ "منتجات شراء ذات أولوية مُوصى بها"، واشترطت أن تُشكّل الأنابيب الحرارية ما لا يقل عن 50% من جميع العطاءات الحكومية. وبفضل هذه السياسات المُيسّرة، من المتوقع أن يصل سوق سخانات المياه بالأنابيب الحرارية في كينيا إلى 180 مليون دولار أمريكي في عام 2023، بزيادة قدرها 45% على أساس سنوي، ومن المتوقع أن يتجاوز 300 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2025.

التكيف التكنولوجي: ابتكار مُصمّم خصيصًا للبيئة الكينية

دفعت الظروف الجغرافية والمناخية الفريدة في كينيا مُصنّعي سخانات المياه بالأنابيب الحرارية إلى تجاوز الإنتاج المُوحّد والانخراط في البحث والتطوير المحلي. وقد أطلقوا سلسلة من المنتجات "الخاصة بكينيا" المُصمّمة خصيصًا لتلبية الاحتياجات المحلية، مما يضمن نجاح هذه التقنية.

أصبحت تكنولوجيا الحماية من الأشعة فوق البنفسجية على ارتفاعات عالية إنجازا رئيسيا. ولمعالجة التعرض القوي للأشعة فوق البنفسجية في المناطق المرتفعة مثل نيروبي ونيفاشا، طورت الشركات الصينية بشكل مشترك تكنولوجيا طلاء الأنابيب الحرارية "UV-Shield" مع جامعة جومو كينياتا للزراعة والتكنولوجيا في كينيا. تضيف هذه التقنية جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية إلى طبقات السيراميك التقليدية، مما يخلق طبقة واقية مضادة للأشعة فوق البنفسجية. تعمل هذه التقنية على إطالة عمر تقادم الأنابيب الحرارية من خمس سنوات إلى ثماني سنوات وتقليل التدهور السنوي لكفاءة تجميع الحرارة تحت الأشعة فوق البنفسجية القوية من 8% إلى أقل من 3%. قام أحد بيوت الضيافة على ضفاف بحيرة نيفاشا بتثبيت هذه التكنولوجيا ولم يواجه أي مشاكل في تقادم الأنابيب الحرارية لمدة ثلاث سنوات متتالية، مع بقاء كفاءة تجميع الحرارة أعلى من 90% من مستواها الأولي. صاح كامارو، مالك بيت الضيافة، قائلاً: "كنت أنفق 200 دولار سنويًا لاستبدال الأنابيب المفرغة القديمة، لكنني الآن وفرت هذا المال تمامًا". 

تُعالج حلول تجميع المياه بالطاقة الشمسية عالية الكفاءة خلال موسم الأمطار مشكلة الاعتماد على الطقس لتوفير المياه. يستمر موسم الأمطار في كينيا ستة أشهر، مع طقس غائم وممطر متكرر. غالبًا ما تتعطل سخانات المياه الشمسية التقليدية بسبب نقص ضوء الشمس. طورت الشركة "نظام أنابيب حرارية مزدوجة الدوران" مُصمم خصيصًا: تُضاف مجموعة من العاكسات الدقيقة داخل المُجمّع لجمع الضوء المُشتت من خلال الانكسار. كما تم تحسين تركيبة سائل الأنابيب الحرارية، مما يُمكّنه من التبخير ونقل الحرارة عند درجة حرارة 40 درجة مئوية فقط، أي بانخفاض قدره 25% في درجة حرارة البدء مقارنةً بالسوائل التقليدية. في مومباسا، حيث تتركز الأمطار خلال موسم الأمطار، لا تزال سخانات المياه الحرارية المُجهزة بهذا النظام قادرة على إنتاج ما متوسطه 80 لترًا من الماء الساخن يوميًا (ما يُلبي احتياجات عائلة مكونة من ثلاثة أفراد)، بزيادة قدرها 40% عن الطُرز التقليدية. قال أحد السكان المحليين، أوتينو: "حتى لو هطلت الأمطار لمدة أسبوع متواصل، فلن أضطر بعد الآن لاستخدام موقد الكيروسين لتسخين المياه. إنه اقتصادي وآمن". 

يتكيف التصميم المعياري منخفض التكلفة مع مختلف السيناريوهات. ومراعاةً لتفاوت دخل الأسر في كينيا، أطلقت الشركة "سخان مياه معياري يعمل بالأنابيب الحرارية". يتميز الطراز الأساسي بسعة 100 لتر، ووحدة تجميع بمساحة 2 متر مربع، وسعر 300 دولار أمريكي (أي حوالي 240 دولارًا أمريكيًا بعد الدعم الحكومي). ومع ازدياد عدد أفراد الأسرة أو تزايد احتياجاتهم، يمكن تركيب وحدات تجميع إضافية (كل وحدة تجميع إضافية بمساحة متر مربع واحد تكلف 80 دولارًا أمريكيًا فقط)، أو يمكن توسيع خزان المياه (كل 50 لترًا إضافية تكلف 60 دولارًا أمريكيًا)، مما يُجنّب التكلفة الباهظة لحلول "الخدمة الشاملة". وقد لاقى هذا التصميم رواجًا كبيرًا في المناطق الريفية. واعتبارًا من يونيو 2024، شكلت الوحدات المعيارية 65% من إجمالي مبيعات سخانات المياه بالأنابيب الحرارية في كينيا. علاوةً على ذلك، أطلقت الشركة، للشركات الصغيرة (مثل العيادات الريفية وصالونات الحلاقة)، ​​"نظام أنابيب حرارية صغير" بمساحة تجميع تبلغ 1.2 متر مربع فقط وخزان مياه سعة 80 لترًا. بسعر 220 دولارًا أمريكيًا، يُلبي هذا النظام احتياجات المياه الساخنة بكميات صغيرة، وقد تم توزيعه على أكثر من 2000 شركة صغيرة في جميع أنحاء البلاد.