De a légkondicionálók maguk is elég hőt termelnek ahhoz, hogy mérhetően megemeljék a városi hőmérsékletet, és rendkívül erős üvegházhatású gázokat is kibocsátanak. Ráadásul ezek az energiaéhes új készülékek milliárdjai a növekvő villamosenergia-igény egyik legnagyobb forrását fogják jelenteni világszerte.
Nagyszabású fejlesztések nélkül a hűtésből származó energiaigény is megháromszorozódik, 2050-re elérve a 6200 terawattórát, vagyis a világ mai teljes villamosenergia-fogyasztásának közel negyedét.
Az egyre növekvő kihívások nagyságrendje ellenére viszonylag kevés finanszírozás áramlik az ágazatba, és kevés figyelemre méltó előrelépés történt a termékek piacán. A hatékonyság lassú növekedésétől eltekintve az alaptechnológia nagyjából ugyanúgy működik, mint közel száz évvel ezelőtti bevezetésekor.
“Az a tény, hogy az ablakos klímaberendezések használata folyamatosan növekszik, miközben a termék nagyrészt ugyanúgy néz ki és ugyanúgy működik, mint évtizedek óta, önmagáért beszél” – mondja Vince Romanin, a San Francisco-i székhelyű Treau, egy új típusú hőszivattyút fejlesztő, lopakodó hűtési startup cég vezérigazgatója. “Azt hiszem, sokan izgatottan várnak valami újat, de csak fokozatos előrelépés történt.”
Az elmúlt évtizedekben más energetikai technológiák – például a napelemek, az akkumulátorok és az elektromos járművek – költségei és teljesítménye sokkal nagyobb mértékben javult az állami politikák, az elkötelezett kutatási erőfeszítések és a tisztább alternatívák iránti növekvő kereslet hatására. A Treau egyike a számos induló vállalkozásnak és kutatócsoportnak, amelyek különböző módokon próbálnak hasonló előrelépést elérni a hűtés területén.
De még ha a légkondicionáló berendezések globális állománya sokkal hatékonyabbá is válik, a felhasználás előre jelzett ugrásai olyan nagyok, hogy a globális villamosenergia-kereslet még mindig ugrásszerűen megnő. Ez megnehezíti a világ energiaszektorainak megtisztítására irányuló, amúgy is elképesztő feladatot. Ez azt jelenti, hogy a nemzeteknek nem csak a meglévő villamosenergia-infrastruktúrát kell felújítaniuk; sokkal nagyobb rendszereket kell építeniük, mint amilyenek eddig léteztek – és mindezt szénmentes forrásokból kell megtenniük.
Új légkondicionálók milliárdjai
Az otthonokat, irodákat és gyárakat megtöltő hatalmas mennyiségű forró levegő állandó hűtése hatalmas energiafaló, és mindig is az lesz.
A probléma nem csupán az, hogy az egyre több légkondicionáló berendezés működtetéséhez egyre több áramra lesz szükség. Hanem az is, hogy különösen megnövelik a szükséges mennyiséget a csúcsidőszakokban, amikor a hőmérséklet tényleg sül, és mindenki egyszerre tekeri fel a légkondit. Ez azt jelenti, hogy túl kell építenünk a villamosenergia-rendszereket, hogy kielégíthessük az olyan igényeket, amelyek csak az év néhány napjának néhány órájában jelentkeznek.
Los Angeles megyében az emelkedő hőmérséklet a népességnövekedéssel együtt 2060-ra akár 51%-kal is megnövelheti a nyári csúcsidőszakokban a villamosenergia-igényt egy magas kibocsátású forgatókönyv szerint – derül ki az Arizona State és a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem kutatóinak 2019-es Applied Energy tanulmányából.
Ez körülbelül 6,5 további gigawattot jelent, amelyet a hálózatüzemeltetőknek egyszerre kellene online tudniuk kapcsolni, vagy közel 20 millió 300 wattos napelem azonnali teljesítményét egy napsütéses napon.
És ez csak Kalifornia 58 megyéjének egyikére vonatkozik. A világon sokkal nagyobb mértékben fog nőni a klímaberendezés iránti igény azokban a nemzetekben, ahol a középosztály gyorsan növekszik, és ahol a hőhullámok gyakoribbá és súlyosabbá válnak. Az IEA előrejelzése szerint India 2050-ig további 1,1 milliárd egységet fog telepíteni, ami az ország villamosenergia-csúcsigényének 10%-ról 45%-ra növeli a légkondicionáló berendezések részesedését.
A hálózat tisztítása
A legfontosabb javításnak a légkondicionáló iparon kívül kell történnie. A villamosenergia-hálózat egészének a tiszta energiaforrások, például a nap- és szélenergia nagyobb mértékű használatára való átállítása folyamatosan csökkenteni fogja a légkondicionáló berendezések működtetéséhez felhasznált energiából származó közvetett üvegházhatású gázkibocsátást.
Az egyre intelligensebb hálózatok fejlesztése segíthet a villamosenergia-rendszereknek a klímaberendezések csúcsigényének kezelésében. Ez olyan érzékelők, vezérlőrendszerek és szoftverek beépítését jelenti, amelyek automatikusan csökkentik a felhasználást, amikor a külső hőmérséklet csökken, amikor az emberek hosszabb időre elhagyják a helyiségeket, vagy amikor a kereslet elkezd ütközni a rendelkezésre álló termeléssel.
A világ csökkentheti a légkondicionáló berendezések közvetlen kibocsátását is, ha alternatív hűtőközegekre, a hűtőberendezésekben lévő kritikus vegyületekre tér át, amelyek elnyelik a levegő hőjét. A gyártók eddig nagyrészt a fluorozott szénhidrogénekre támaszkodtak, amelyek rendkívül erős üvegházhatású gázok, amelyek a gyártás és a javítás során vagy a készülék élettartamának végén kiszivároghatnak. A Montreali Jegyzőkönyv 2016-os módosítása értelmében azonban a vállalatoknak és az országoknak egyre inkább át kell térniük az alacsonyabb felmelegedési hatású alternatívákra, például a HFO-ként ismert ígéretes vegyületek egy osztályára, bizonyos szénhidrogénekre, mint például a propán, vagy akár a szén-dioxidra (amelynek legalábbis kisebb a felmelegedési hatása, mint a jelenlegi hűtőközegeknek).
A Project Drawdown elemzés legmagasabb szintű becslése szerint az alternatív hűtőközegek mintegy 50 milliárd tonna szén-dioxidnak megfelelő mennyiséggel csökkenthetik a kibocsátást a következő évtizedekben. (A Global Carbon Project szerint a világ tavaly összesen közel 37 milliárd tonnát bocsátott ki.)
Az épületek hűtéséhez szükséges villamosenergia-terhelés csökkentésének is vannak egyértelmű módjai, beleértve a szigetelés hozzáadását, a légszivárgások tömítését, az ablakburkolatok vagy fóliák felszerelését, valamint a tetőkön fényvisszaverő színek vagy anyagok alkalmazását. A Lawrence Berkeley National Lab korábbi tanulmánya szerint az ország kereskedelmi épületeinek 80%-án ilyen “hűvös tetők” kialakítása több mint 10 terawattórával csökkenthetné az éves energiafelhasználást, és több mint 700 millió dollárt takaríthatna meg.
A “hidegválság” elkerülése
Az otthonokban és az épületekben világszerte egyre nagyobb számban működő légkondicionáló berendezéseknek azonban sokkal energiahatékonyabbá kell válniuk, hogy elkerüljük az úgynevezett “hidegválságot”.
Az egyik leghatékonyabb eszköz e fejlesztések megvalósítására a közpolitika. Az IEA megjegyzi, hogy a rendelkezésre álló legjobb technológia több mint kétszer olyan hatékony, mint a világon ténylegesen használt termékek átlaga, és háromszor jobb, mint a piacon lévő legkevésbé hatékony termékek.
A probléma az, hogy a legtöbb ember és vállalkozás nem hajlandó sokkal többet fizetni a hatékonyabb rendszerekért csak azért, hogy segítse a globális éghajlati célok elérését, különösen a világ szegény részein. A nemzetek azonban megbízásokkal, ösztönzőkkel vagy támogatásokkal hozzájárulhatnak ahhoz, hogy a gyártott és értékesített készülékek közül több legyen a nagyobb hatékonyságú modell.
A hűtéssel kapcsolatos energiafelhasználás előre jelzett növekedése a század közepére 45%-kal csökken az IEA ilyen politikákat tartalmazó forgatókönyve szerint (és nem feltételez semmilyen technológiai fejlődést).
Az AC energiaigény azonban még így is mintegy 70%-kal magasabb lenne a század közepére. Ez jobb, mint a megháromszorozódás. De a jelentős további nyereség eléréséhez radikálisabb változtatásokra lehet szükség.
Radikális változtatás
Egy sor startup próbál továbblépni.
A Mircea Dincă, az MIT energiaprofesszora által társalapított Transaera a levegő páratartalmának külön lépésként történő kezelésével próbálja jelentősen javítani a hatékonyságot.
A hagyományos légkondicionáló berendezéseknek a környezeti levegő hűtése mellett hatalmas mennyiségű energiát kell fordítaniuk ennek a vízgőznek a kezelésére, amely jelentős hőt tart vissza, és sokkal kellemetlenebbé teszi az érzést. Ehhez a hőmérsékletet jóval lejjebb kell vinni, mint amit a tárcsa mutat, hogy a gőzt folyadékká alakítsák és eltávolítsák a levegőből.
“Ez egyszerűen hihetetlenül gazdaságtalan” – mondja Dincă. “Rengeteg energiát igényel, és szükségtelen.”
A Transaera megközelítése a fém-szerves vázszerkezetek néven ismert, nagy porozitású anyagok egy olyan osztályára támaszkodik, amelyek testre szabhatók, hogy meghatározott vegyületeket, köztük vizet is felfogjanak és megragadjanak. A vállalat kifejlesztett egy olyan kiegészítőt a légkondicionáló rendszerekhez, amely ezeket az anyagokat használja a levegő páratartalmának csökkentésére, mielőtt az a szabványos egységbe kerülne. Becslései szerint ez több mint 25%-kal javíthatja az általános energiahatékonyságot.
A Transaera döntős a 3 millió dolláros Global Cooling Prize versenyben, amelynek célja, hogy felgyorsítsa a légkondicionálás terén elért eredményeket az éghajlati hatások csökkentése érdekében. A vállalat jelenleg Indiában teszteli a prototípusokat a Haier kínai háztartási gépóriás egyik részlegével együttműködve.
A kaliforniai Mountain View-i SkyCool Systems pedig lényegében high-tech tükröket fejlesztett ki, amelyek képesek hőt vetíteni a hideg űrbe, kihasználva a sugárzásos hűtésnek nevezett természetes jelenséget.
Az anyagokat úgy tervezték, hogy a fényspektrum egy keskeny sávjában olyan sugárzást bocsátanak ki, amely képes átcsúszni a vízmolekulákon és más légköri vegyületeken, amelyek egyébként visszasugározzák a hőt a bolygó felé.
A tetőkön elhelyezett anyagok helyettesíthetik vagy kiegészíthetik az épületek hagyományos hűtőrendszereit. A vállalat becslése szerint a technológia a konfigurációtól és az éghajlattól függően 10-70%-kal csökkentheti az épületek hűtésére felhasznált energiát. A SkyCool jelenleg a negyedik kereskedelmi telephelyén telepíti az anyagokat.
Más induló vállalkozások olyan ötleteket vizsgálnak, mint a geotermikus hőszivattyúk, a szilárdtest-technológia, amely elkerüli a hűtőgázok szükségességét, és a párologtató hűtés új fordulatai, amely általában vízzel átitatott párnákra támaszkodik a levegő hőmérsékletének csökkentése érdekében.
A jó hír az, hogy némi pénz kezd befolyni a fűtés, szellőzés és légkondicionálás területére. A CB Insights kutatócég 2015-ben mindössze nyolc, közel 40 millió dollár értékű finanszírozási ügyletet követett nyomon, tavaly azonban már 35-öt, összesen mintegy 350 millió dollár értékben. (Ez magában foglalja a hiteleket, kockázati tőkebefektetéseket és felvásárlásokat.) Idén pedig már 39, mintegy 200 millió dollár értékű üzletet kötöttek.
A rossz hír azonban az, hogy a megnövekedett finanszírozási szint elenyésző ahhoz képest, hogy más energetikai és technológiai ágazatokba több tízmilliárd dollár áramlik – és elenyésző az elkövetkező problémák nagyságrendjéhez képest.
Ezt a cikket frissítettük a SkyCool Systemsre vonatkozó aktuális információkkal, és helyesbítettük a város nevét, ahol a cég székhelye található.
BejelentkezésIratkozz fel most