Pero los propios aparatos de aire acondicionado producen suficiente calor como para aumentar considerablemente las temperaturas urbanas, y además emiten gases de efecto invernadero muy potentes. Además, esos miles de millones de unidades que consumen mucha energía crearán una de las mayores fuentes de aumento de la demanda de electricidad en todo el mundo.
Si no se realizan mejoras importantes, la demanda de energía para la refrigeración también se triplicará, alcanzando los 6.200 teravatios-hora en 2050, es decir, casi una cuarta parte del consumo total de electricidad del mundo en la actualidad.
A pesar de la magnitud de los crecientes desafíos, ha habido relativamente poca financiación que fluye en el sector, y pocos avances notables en los productos en el mercado. Aparte de la lenta mejora de la eficiencia, la tecnología básica funciona prácticamente igual que cuando se introdujo hace casi un siglo.
«El hecho de que el uso de los aparatos de aire acondicionado de ventana siga aumentando mientras el producto tiene en gran medida el mismo aspecto y funcionamiento que ha tenido durante décadas habla por sí mismo», dice Vince Romanin, director ejecutivo de Treau, con sede en San Francisco, una empresa emergente de refrigeración que está desarrollando un nuevo tipo de bomba de calor. «Creo que mucha gente está entusiasmada con algo nuevo, pero sólo ha habido un progreso gradual»
En las últimas décadas se han producido mejoras mucho mayores en los costes y el rendimiento de otras tecnologías energéticas -como los paneles solares, las baterías y los vehículos eléctricos- impulsadas por las políticas públicas, los esfuerzos de investigación dedicados y la creciente demanda de alternativas más limpias. Treau es una de las numerosas empresas y grupos de investigación que están intentando conseguir avances similares en la refrigeración.
Pero incluso si el parque mundial de unidades de aire acondicionado se vuelve mucho más eficiente, los saltos previstos en el uso son tan grandes que la demanda mundial de electricidad seguirá disparándose. Esto complicará la ya de por sí ingente tarea de sanear los sectores energéticos del mundo. Significa que los países no sólo tienen que revisar la infraestructura eléctrica existente, sino que tienen que construir sistemas mucho más grandes que los que han existido hasta ahora, y hacerlo todo con fuentes libres de carbono.
Millones de nuevos aparatos de aire acondicionado
Enfriar constantemente los enormes volúmenes de aire caliente que llenan los hogares, las oficinas y las fábricas es, y siempre será, un enorme devorador de energía.
El problema no es sólo que más aparatos de aire acondicionado requieran cada vez más electricidad para funcionar. También es que aumentarán especialmente la cantidad necesaria durante las horas punta, cuando las temperaturas son realmente asfixiantes y todo el mundo pone en marcha su aire acondicionado al mismo tiempo. Eso significa que tenemos que sobreconstruir los sistemas de electricidad para satisfacer los niveles de demanda que pueden ocurrir sólo durante unas pocas horas de unos pocos días al año.
En el condado de Los Ángeles, el aumento de las temperaturas combinado con el crecimiento de la población podría aumentar la demanda de electricidad durante las horas pico de verano hasta un 51% en 2060 bajo un escenario de altas emisiones, según un estudio de 2019 de Energía Aplicada realizado por investigadores del Estado de Arizona y la Universidad de California en Los Ángeles.
Eso suma unos 6,5 gigavatios adicionales que los operadores de la red tendrían que ser capaces de poner en línea a la vez, o la producción instantánea de casi 20 millones de paneles solares de 300 vatios en un día soleado.
Y eso es solo para uno de los 58 condados de California. El mundo experimentará un aumento mucho mayor de la demanda de CA en los países en los que la clase media se está expandiendo rápidamente y en los que las olas de calor serán más comunes y graves. En particular, la AIE prevé que la India instalará otros 1.100 millones de unidades de aquí a 2050, lo que hará que la proporción de CA en la demanda máxima de electricidad del país pase del 10% al 45%.
Limpiar la red
La solución más importante debe producirse fuera del sector de la CA. La transición de la red eléctrica en su conjunto hacia un mayor uso de fuentes de energía limpias, como la solar y la eólica, reducirá constantemente las emisiones indirectas de gases de efecto invernadero procedentes de la energía utilizada para alimentar los aparatos de aire acondicionado.
Además, el desarrollo de redes cada vez más inteligentes podría ayudar a los sistemas eléctricos a hacer frente a los picos de demanda de la CA. Esto implica añadir sensores, sistemas de control y programas informáticos que puedan reducir automáticamente el uso cuando las temperaturas exteriores disminuyan, cuando la gente abandone los espacios durante periodos prolongados o cuando la demanda empiece a chocar con la generación disponible.
El mundo también puede reducir las emisiones directas del aire acondicionado cambiando a refrigerantes alternativos, los compuestos críticos de los aparatos de refrigeración que absorben el calor del aire. Los fabricantes han confiado en gran medida en los hidrofluorocarbonos, que son gases de efecto invernadero altamente potentes que pueden filtrarse durante la fabricación y reparación o al final de la vida útil de una unidad. Pero en virtud de una enmienda de 2016 al Protocolo de Montreal, las empresas y los países deben cambiar cada vez más a opciones con menor impacto en el calentamiento, como una clase de compuestos prometedores conocidos como HFO, ciertos hidrocarburos como el propano, e incluso el dióxido de carbono (que al menos tiene menos efecto de calentamiento que los refrigerantes existentes).
Los refrigerantes alternativos podrían reducir las emisiones en el equivalente a unos 50.000 millones de toneladas de dióxido de carbono en las próximas décadas, según la estimación más alta de un análisis de Project Drawdown. (El mundo emitió casi 37.000 millones de toneladas en total el año pasado, según el Global Carbon Project.)
También hay formas claras de aliviar la carga de electricidad necesaria para refrigerar los edificios, como añadir aislamiento, sellar las fugas de aire, instalar cubiertas o películas en las ventanas y aplicar colores o materiales reflectantes en los tejados. La creación de estos «tejados fríos» en el 80% de los edificios comerciales del país podría reducir el consumo anual de energía en más de 10 teravatios-hora y ahorrar más de 700 millones de dólares, según un estudio anterior del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
Evitar la «crisis del frío»
Pero, en última instancia, el creciente número de aparatos de aire acondicionado que funcionan en hogares y edificios de todo el mundo debe ser mucho más eficiente desde el punto de vista energético para evitar lo que se conoce como la «crisis del frío».
Una de las herramientas más poderosas para lograr esas mejoras son las políticas públicas. La AIE señala que la mejor tecnología disponible es más del doble de eficiente que la media de lo que se utiliza actualmente en el mundo, y tres veces mejor que los productos más ineficientes del mercado.
El problema es que la mayoría de las personas y empresas no van a pagar mucho más por sistemas más eficientes sólo para ayudar a alcanzar los objetivos climáticos globales, especialmente en las partes pobres del mundo. Pero con mandatos, incentivos o subsidios, los países pueden ayudar a garantizar que un mayor número de unidades producidas y vendidas sean modelos más eficientes.
El aumento previsto en el uso de energía relacionada con la refrigeración se reduce en un 45% a mediados de siglo según el escenario de la AIE que incluye dichas políticas (y no asume ningún avance tecnológico).
Incluso entonces, sin embargo, la demanda de energía de CA seguiría aumentando en un 70% a mediados de siglo. Eso es mejor que triplicarla. Pero conseguir ganancias adicionales significativas podría requerir cambios más radicales.
Cambio radical
Una serie de startups están intentando llevar las cosas más lejos.
Transaera, cofundada por el profesor de energía del MIT Mircea Dincă, está intentando mejorar significativamente la eficiencia abordando la humedad del aire como un paso separado.
Además de enfriar el aire ambiente, las unidades convencionales de aire acondicionado tienen que dedicar enormes cantidades de energía a lidiar con este vapor de agua, que retiene un calor considerable y hace que la sensación sea mucho más incómoda. Eso requiere bajar la temperatura mucho más allá de lo que marca el dial, para convertir el vapor en líquido y eliminarlo del aire.
«Es increíblemente ineficiente», dice Dincă. «El enfoque de Transaera se basa en una clase de materiales altamente porosos conocidos como estructuras metal-orgánicas que pueden personalizarse para capturar y adherirse a compuestos específicos, incluyendo el agua. La empresa ha desarrollado un accesorio para sistemas de aire acondicionado que utiliza estos materiales para reducir la humedad del aire antes de que entre en una unidad estándar. Calcula que puede mejorar la eficiencia energética global en más de un 25%.
Transaera es finalista del Global Cooling Prize de 3 millones de dólares, un concurso diseñado para acelerar los avances en climatización para reducir el impacto climático. La empresa está probando actualmente prototipos en la India en colaboración con una división del gigante chino de los electrodomésticos Haier.
Mientras tanto, SkyCool Systems, de Mountain View (California), ha desarrollado esencialmente espejos de alta tecnología que pueden arrojar calor a las frías extensiones del espacio, aprovechando un fenómeno natural conocido como refrigeración radiativa.
Los materiales están diseñados para emitir radiación en una banda estrecha del espectro luminoso que puede pasar por encima de las moléculas de agua y otros compuestos atmosféricos que, de otro modo, irradian calor hacia el planeta.
Colocados en los tejados, los materiales pueden sustituir o aumentar los sistemas tradicionales de refrigeración de los edificios. La empresa calcula que la tecnología puede reducir la energía utilizada para refrigerar estructuras entre un 10 y un 70%, dependiendo de la configuración y el clima. SkyCool está instalando los materiales en su cuarto emplazamiento comercial.
Otras empresas emergentes están explorando ideas como las bombas de calor geotérmicas, la tecnología de estado sólido que evita la necesidad de gases refrigerantes y nuevos giros en la refrigeración por evaporación, que normalmente se basa en almohadillas empapadas de agua para reducir la temperatura del aire.
La buena noticia es que está empezando a fluir algo de dinero hacia la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado. La firma de investigación CB Insights rastreó solo ocho acuerdos de financiación por un valor de casi 40 millones de dólares en 2015, pero 35 por un total de alrededor de 350 millones de dólares el año pasado. (Esto incluye préstamos, inversiones de capital riesgo y adquisiciones.) Y ya se han producido 39 operaciones por valor de unos 200 millones de dólares este año.
Pero la mala noticia es que el aumento del nivel de financiación es minúsculo en comparación con las decenas de miles de millones que se vierten en otros sectores de la energía y la tecnología, y minúsculo en relación con la escala de los problemas que se avecinan.
Esta historia ha sido actualizada para añadir información actual sobre SkyCool Systems, y corregir la ciudad en la que tiene su sede.