Men klimaanlæg producerer selv nok varme til at øge temperaturen i byerne mærkbart, og de udleder også meget potente drivhusgasser. Desuden vil disse milliarder af energiforbrugende nye enheder skabe en af de største kilder til den stigende efterspørgsel efter elektricitet i verden.
Og uden større forbedringer vil energiefterspørgslen fra køling også blive tredoblet og nå op på 6.200 terawatt-timer i 2050 – eller næsten en fjerdedel af verdens samlede elforbrug i dag.
Trods omfanget af de stigende udfordringer har der været relativt lidt finansiering, der er strømmet ind i sektoren, og få bemærkelsesværdige fremskridt i produkter på markedet. Bortset fra langsomme effektivitetsforbedringer fungerer den grundlæggende teknologi stort set som den gjorde, da den blev introduceret for næsten hundrede år siden.
“Det faktum, at brugen af vindues-AC’er fortsætter med at stige, mens produktet stort set ser ud og fungerer på samme måde, som det har gjort i årtier, taler for sig selv,” siger Vince Romanin, administrerende direktør for San Francisco-baserede Treau, en nyopstartet virksomhed inden for køling, der udvikler en ny type varmepumpe. “Jeg tror, at mange mennesker er begejstrede for noget nyt her, men der har kun været gradvise fremskridt.”
Der er sket langt større forbedringer i omkostninger og ydeevne på tværs af andre energiteknologier i de seneste årtier – som solpaneler, batterier og elbiler – drevet af offentlige politikker, dedikerede forskningsindsatser og en voksende efterspørgsel efter renere alternativer. Treau er en af en række nystartede virksomheder og forskningsgrupper, der nu på forskellige måder forsøger at opnå lignende fremskridt inden for køling.
Men selv hvis den globale bestand af AC-enheder bliver meget mere effektiv, er de forventede spring i brugen så store, at den globale efterspørgsel efter elektricitet stadig vil stige kraftigt. Det vil komplicere den allerede svimlende opgave med at rydde op i verdens energisektorer. Det betyder, at landene ikke blot skal revidere den eksisterende elektricitetsinfrastruktur; de skal bygge langt større systemer, end der nogensinde har eksisteret – og gøre det hele med kulstoffri kilder.
Billioner af nye klimaanlæg
Den evige afkøling af de store mængder varm luft, der fylder boliger, kontorer og fabrikker, er og vil altid være en enorm energisluger.
Problemet er ikke blot, at flere klimaanlæg vil kræve stadig mere elektricitet til at drive dem. Det er også, at de især vil øge den mængde, der er nødvendig i spidsbelastningsperioder, når temperaturen er virkelig høj, og alle skruer op for deres klimaanlæg på samme tid. Det betyder, at vi er nødt til at overbygge elsystemerne for at imødekomme efterspørgselsniveauer, der måske kun forekommer i nogle få timer i nogle få dage om året.
I Los Angeles County kan stigende temperaturer kombineret med befolkningstilvækst øge efterspørgslen efter elektricitet i spidsbelastningsperioder om sommeren med op til 51 % i 2060 under et scenarie med høje emissioner, ifølge en undersøgelse af Applied Energy fra 2019 foretaget af forskere fra Arizona State og University of California, Los Angeles.
Det svarer til ca. 6,5 ekstra gigawatt, som netoperatører skal kunne bringe online på én gang, eller den øjeblikkelige produktion fra næsten 20 millioner solpaneler på 300 watt på en solskinsdag.
Og det er kun for et af Californiens 58 amter. Verden vil opleve langt større stigninger i efterspørgslen efter vekselstrøm i lande, hvor middelklassen vokser hurtigt, og hvor hedebølger vil blive mere almindelige og alvorlige. IEA forventer, at Indien vil installere yderligere 1,1 milliarder enheder inden 2050, hvilket vil øge AC’s andel af landets spidsbelastningsefterspørgsel efter elektricitet fra 10 % til 45 %.
Rensning af nettet
Den mest afgørende løsning skal ske uden for AC-industrien. En omstilling af elnettet som helhed til større brug af rene energikilder som sol- og vindkraft vil støt reducere de indirekte drivhusgasemissioner fra den energi, der bruges til at drive klimaanlæg.
Dertil kommer, at udviklingen af mere og mere intelligente net kan hjælpe elsystemerne med at håndtere spidsbelastningerne fra airconditionanlæg. Det indebærer tilføjelse af sensorer, kontrolsystemer og software, der automatisk kan reducere forbruget, når temperaturen udenfor falder, når folk forlader rum i længere perioder, eller når efterspørgslen begynder at støde op mod den tilgængelige produktion.
Verden kan også reducere de direkte emissioner fra airconditionanlæg ved at skifte til alternative kølemidler, de kritiske forbindelser i køleanlæg, der absorberer varme fra luften. Producenterne har i vid udstrækning været afhængige af hydrofluorcarboner, som er meget potente drivhusgasser, der kan sive ud under fremstilling og reparation eller i slutningen af en enheds levetid. Men i henhold til en ændring af Montrealprotokollen fra 2016 skal virksomheder og lande i stigende grad skifte til alternativer med lavere opvarmningseffekt, f.eks. en klasse af lovende forbindelser kendt som HFO’er, visse kulbrinter som propan og endda kuldioxid (som i det mindste har en mindre opvarmningseffekt end de eksisterende kølemidler).
Alternative kølemidler kan reducere emissionerne med det, der svarer til omkring 50 milliarder tons kuldioxid i de kommende årtier, ifølge det højeste skøn fra en Project Drawdown-analyse. (Ifølge Global Carbon Project udledte verden i alt næsten 37 mia. tons sidste år.)
Der er også klare måder at lette den elbelastning, der er nødvendig for at køle bygninger, herunder ved at tilføje isolering, tætne luftlækager, installere vinduesbeklædning eller -film og anvende reflekterende farver eller materialer på tagene. Ifølge en tidligere undersøgelse fra Lawrence Berkeley National Lab kunne man ved at skabe sådanne “kølige tage” på 80 % af landets erhvervsbygninger reducere det årlige energiforbrug med mere end 10 terawatttimer og spare mere end 700 millioner dollars.
Under undgåelse af “cold crunch”
Men i sidste ende skal det stigende antal AC-enheder i boliger og bygninger rundt om i verden blive langt mere energieffektive for at undgå det, der er kendt som den kommende “cold crunch”
Et af de mest effektive redskaber til at opnå disse forbedringer er den offentlige politik. IEA bemærker, at den bedste tilgængelige teknologi er mere end dobbelt så effektiv som gennemsnittet af det, der faktisk er i brug rundt om i verden, og tre gange bedre end de mest ineffektive produkter på markedet.
Problemet er, at de fleste mennesker og virksomheder ikke vil betale meget mere for mere effektive systemer blot for at hjælpe med at nå de globale klimamål, især ikke i fattige dele af verden. Men med mandater, incitamenter eller subsidier kan nationerne bidrage til at sikre, at flere af de enheder, der produceres og sælges, er mere effektive modeller.
Den forventede stigning i det kølerelaterede energiforbrug falder med 45 % ved midten af århundredet i det IEA-scenarie, der omfatter sådanne politikker (og som ikke forudsætter nogen teknologiske fremskridt).
Selv da ville efterspørgslen efter AC-energi dog stadig stige med ca. 70 % ved midten af århundredet. Det er bedre end en tredobling. Men for at opnå betydelige yderligere gevinster kan det kræve mere radikale ændringer.
Radikale ændringer
En række nystartede virksomheder forsøger at skubbe tingene yderligere.
Transaera, der er medstifter af MIT-energiprofessor Mircea Dincă, forsøger at forbedre effektiviteten betydeligt ved at tage fat på luftfugtigheden i luften som et separat trin.
Ud over at køle den omgivende luft skal konventionelle AC-enheder bruge enorme mængder energi på at håndtere denne vanddamp, som bevarer en betydelig mængde varme og gør det meget mere ubehageligt. Det kræver, at temperaturen bringes langt ned over det, som urskruen angiver, for at omdanne dampen til en væske og fjerne den fra luften.
“Det er bare utroligt ineffektivt”, siger Dincă. “Det er en masse energi, og det er unødvendigt.”
Transaeras tilgang er baseret på en klasse af meget porøse materialer, der er kendt som metal-organiske rammer, som kan tilpasses til at fange og klamre sig til specifikke forbindelser, herunder vand. Virksomheden har udviklet et tilbehør til klimaanlæg, der bruger disse materialer til at reducere luftfugtigheden i luften, før den går ind i en standardapparat. Han anslår, at det kan forbedre den samlede energieffektivitet med mere end 25 %.
Transaera er finalist i Global Cooling Prize på 3 mio. dollars, en konkurrence, der har til formål at fremskynde fremskridt inden for klimaanlæg for at reducere klimapåvirkningerne. Virksomheden tester i øjeblikket prototyper i Indien i samarbejde med en afdeling af den kinesiske husholdningsudstyrsgigant Haier.
I mellemtiden har SkyCool Systems i Mountain View, Californien, udviklet højteknologiske spejle, der kan kaste varme ud i de kolde vidder i rummet og udnytte et naturligt fænomen, der kaldes strålende køling.
Materialerne er designet til at udsende stråling i et smalt bånd af lysspektret, som kan glide forbi vandmolekyler og andre atmosfæriske forbindelser, der ellers udstråler varme tilbage mod planeten.
Materialerne kan anbringes på hustagene og erstatte eller supplere traditionelle kølesystemer til bygninger. Virksomheden anslår, at teknologien kan reducere energiforbruget til køling af bygninger med 10 til 70 %, afhængigt af konfiguration og klima. SkyCool er i færd med at installere materialerne på sit fjerde kommercielle anlæg.
Andre nystartede virksomheder udforsker idéer som geotermiske varmepumper, faststofteknologi, der undgår behovet for kølegasser, og nye drejninger af fordampningskøling, der normalt er baseret på vanddryppede puder til at reducere lufttemperaturerne.
Den gode nyhed er, at der begynder at flyde penge til opvarmning, ventilation og luftkonditionering. Forskningsfirmaet CB Insights sporede kun otte finansieringsaftaler til en værdi af næsten 40 millioner dollars i 2015, men 35 til en samlet værdi af omkring 350 millioner dollars sidste år. (Dette omfatter lån, venturekapitalinvesteringer og opkøb.) Og der har allerede været 39 transaktioner til en værdi af omkring 200 millioner dollars i år.
Men den dårlige nyhed er, at det øgede finansieringsniveau er meget lille sammenlignet med de titusindvis af milliarder, der strømmer ind i andre energi- og teknologisektorer – og meget lille i forhold til omfanget af de problemer, der vil opstå.
Denne historie blev opdateret for at tilføje aktuelle oplysninger om SkyCool Systems og korrigere den by, hvor virksomheden nu er baseret.
Sign inSubscribe now