Men luftkonditioneringsapparaterna i sig producerar tillräckligt mycket värme för att mätbart öka temperaturen i städerna, och de släpper också ut mycket potenta växthusgaser. Dessutom kommer dessa miljarder energikrävande nya enheter att skapa en av de största källorna till ökad efterfrågan på el i världen.
Och utan större förbättringar kommer efterfrågan på energi från kylning att tredubblas och nå 6 200 terawattimmar år 2050 – eller nästan en fjärdedel av världens totala elförbrukning i dag.
Trots omfattningen av de växande utmaningarna har det strömmat in relativt lite finansiering till sektorn, och få anmärkningsvärda framsteg av produkter på marknaden. Bortsett från långsamma effektivitetsvinster fungerar den grundläggande tekniken ungefär som den gjorde när den introducerades för nästan hundra år sedan.
”Det faktum att användningen av fönster-AC fortsätter att öka samtidigt som produkten i stort sett ser ut och fungerar på samma sätt som den har gjort i årtionden talar för sig självt”, säger Vince Romanin, verkställande direktör för San Fransisco-baserade Treau, ett nystartat företag för smygkylning som utvecklar en ny typ av värmepump. ”Jag tror att många människor är glada över att det finns något nytt här, men det har bara skett stegvisa framsteg.”
De senaste decennierna har det skett mycket större förbättringar av kostnader och prestanda för andra energitekniker, t.ex. solpaneler, batterier och elbilar, som har drivits av offentlig politik, dedikerade forskningsinsatser och en växande efterfrågan på renare alternativ. Treau är en av ett antal nystartade företag och forskningsgrupper som nu på olika sätt försöker uppnå liknande framsteg för kylning.
Men även om det globala beståndet av AC-aggregat blir mycket effektivare är de beräknade sprången i användningen så stora att den globala efterfrågan på el fortfarande kommer att stiga kraftigt. Detta kommer att komplicera den redan svindlande uppgiften att städa upp i världens energisektorer. Det innebär att länderna inte bara måste se över den befintliga elinfrastrukturen, utan också bygga mycket större system än vad som någonsin har funnits – och göra allt med koldioxidfria källor.
Biljoner nya luftkonditioneringsapparater
Den ständiga nedkylningen av de enorma volymerna av varm luft som fyller bostäder, kontor och fabriker är, och kommer alltid att vara, en enorm energislukare.
Problemet är inte bara att fler luftkonditioneringsapparater kommer att kräva allt mer elektricitet för att driva dem. Det är också att de särskilt kommer att öka den mängd som behövs under topptider, när temperaturen verkligen stiger och alla skruvar upp sin luftkonditionering samtidigt. Det innebär att vi måste överbygga elsystemen för att möta en efterfrågan som kanske bara förekommer under några timmar under några dagar per år.
I Los Angeles County kan stigande temperaturer i kombination med befolkningstillväxt öka efterfrågan på el under sommartoppar med så mycket som 51 procent fram till 2060 i ett scenario med höga utsläpp, enligt en studie från 2019 om tillämpad energi som gjorts av forskare vid Arizona State och University of California i Los Angeles.
Det motsvarar ungefär 6,5 ytterligare gigawatt som nätoperatörer skulle behöva kunna koppla upp på en gång, eller den omedelbara produktionen från nästan 20 miljoner solpaneler på 300 watt en solig dag.
Och det är bara för ett av Kaliforniens 58 län. Världen kommer att se mycket större ökningar av efterfrågan på växelström i länder där medelklassen expanderar snabbt och där värmeböljor kommer att bli vanligare och allvarligare. IEA räknar med att Indien kommer att installera ytterligare 1,1 miljarder enheter fram till 2050, vilket kommer att öka AC:s andel av landets toppbelastning av elbehovet från 10 % till 45 %.
Sanering av elnätet
Den mest avgörande lösningen måste ske utanför AC-industrin. Om elnätet som helhet övergår till större användning av rena energikällor, som sol- och vindkraft, kommer de indirekta utsläppen av växthusgaser från den energi som används för att driva luftkonditioneringsaggregat att stadigt minska.
Det är dessutom möjligt att utveckla allt smartare elnät som skulle kunna hjälpa elsystemen att hantera de toppbelastningar som AC medför. Det innebär att man lägger till sensorer, kontrollsystem och programvara som automatiskt kan minska användningen när utomhustemperaturen sjunker, när människor lämnar utrymmen under längre perioder eller när efterfrågan börjar stöta på tillgänglig produktion.
Världen kan också minska de direkta utsläppen från luftkonditionering genom att byta till alternativa köldmedier, de kritiska föreningar i kylanordningar som absorberar värme från luften. Tillverkare har till stor del förlitat sig på fluorkolväten, som är mycket potenta växthusgaser som kan läcka ut under tillverkning och reparation eller i slutet av en enhets livslängd. Men enligt en ändring av Montrealprotokollet från 2016 måste företag och länder i allt högre grad övergå till alternativ med lägre uppvärmningseffekter, t.ex. en klass av lovande föreningar som kallas HFO, vissa kolväten som propan och till och med koldioxid (som åtminstone har en mindre uppvärmningseffekt än befintliga köldmedier).
Alternativa köldmedier skulle kunna minska utsläppen med motsvarande cirka 50 miljarder ton koldioxid under de kommande årtiondena, enligt den högsta uppskattningen i en analys från Project Drawdown. (Världen släppte ut nästan 37 miljarder ton totalt förra året, enligt Global Carbon Project.)
Det finns också tydliga sätt att minska den elbelastning som krävs för att kyla byggnader, bland annat genom att tilläggsisolera, täta luftläckor, installera fönsterbeklädnader eller filmer och applicera reflekterande färger eller material på hustaken. Enligt en tidigare studie från Lawrence Berkeley National Lab skulle man genom att skapa sådana ”svala tak” på 80 % av landets kommersiella byggnader kunna minska den årliga energiförbrukningen med mer än 10 terawattimmar och spara mer än 700 miljoner dollar.
Underlättande av ”cold crunch”
Men i slutändan måste det växande antalet AC-aggregat som används i hem och byggnader runt om i världen bli mycket mer energieffektiva för att undvika det som kallas den kommande ”cold crunch”
Ett av de mest kraftfulla verktygen för att åstadkomma dessa förbättringar är den offentliga politiken. IEA konstaterar att den bästa tillgängliga tekniken är mer än dubbelt så effektiv som genomsnittet av vad som faktiskt används runt om i världen, och tre gånger bättre än de mest ineffektiva produkterna på marknaden.
Problemet är att de flesta människor och företag inte kommer att betala mycket mer för effektivare system bara för att bidra till att uppnå de globala klimatmålen, särskilt inte i fattiga delar av världen. Men med hjälp av krav, incitament eller subventioner kan länder bidra till att se till att fler av de enheter som tillverkas och säljs är högeffektiva modeller.
Den beräknade ökningen av den kylrelaterade energianvändningen minskar med 45 % vid mitten av århundradet enligt IEA:s scenario som omfattar sådana åtgärder (och som inte utgår från några tekniska framsteg).
Men även i det läget skulle dock efterfrågan på energi för luftkonditionering fortfarande öka med cirka 70 % vid mitten av århundradet. Det är bättre än en tredubbling. Men för att uppnå betydande ytterligare vinster kan det krävas mer radikala förändringar.
Radikala förändringar
Ett antal nystartade företag försöker driva på saker och ting ytterligare.
Transaera, medgrundat av MIT:s energiprofessor Mircea Dincă, försöker förbättra effektiviteten avsevärt genom att ta itu med luftfuktigheten i luften som ett separat steg.
Förutom att kyla den omgivande luften måste konventionella AC-aggregat ägna enorma mängder energi åt att hantera denna vattenånga, som behåller avsevärd värme och gör att det känns mycket mer obehagligt. Detta kräver att temperaturen sänks långt bortom vad visaren visar, för att omvandla ångan till en vätska och avlägsna den från luften.
”Det är helt enkelt otroligt ineffektivt”, säger Dincă. ”Det är mycket energi och det är onödigt.”
Transaeras tillvägagångssätt bygger på en klass av mycket porösa material, så kallade metallorganiska ramverk, som kan anpassas för att fånga upp och hålla fast vid specifika föreningar, inklusive vatten. Företaget har utvecklat ett tillbehör för luftkonditioneringssystem som använder dessa material för att minska luftfuktigheten i luften innan den går in i en vanlig enhet. Han uppskattar att det kan förbättra den totala energieffektiviteten med mer än 25 %.
Transaera är finalist i Global Cooling Prize på 3 miljoner dollar, en tävling som syftar till att påskynda framsteg inom luftkonditionering för att minska klimatpåverkan. Företaget testar för närvarande prototyper i Indien i samarbete med en avdelning av den kinesiska hemelektronikjätten Haier.
Under tiden har SkyCool Systems i Mountain View, Kalifornien, utvecklat högteknologiska speglar som kan sända ut värme i de kalla rymdvidderna och dra nytta av ett naturfenomen som kallas strålningskylning.
Materialen är utformade för att avge strålning i ett smalt band av ljusspektrumet som kan glida förbi vattenmolekyler och andra atmosfäriska föreningar som annars strålar värme tillbaka mot planeten.
Materialen kan, placerade på hustak, ersätta eller komplettera traditionella kylsystem för byggnader. Företaget uppskattar att tekniken kan minska den energi som används för att kyla byggnader med 10 till 70 %, beroende på konfiguration och klimat. SkyCool håller på att installera materialen på sin fjärde kommersiella anläggning.
Andra nystartade företag utforskar idéer som geotermiska värmepumpar, teknik i fasta tillstånd som undviker behovet av köldmedier och nya varianter av evaporativ kylning, som vanligtvis bygger på vattendränkta kuddar för att sänka lufttemperaturen.
Den goda nyheten är att det börjar flöda pengar till uppvärmning, ventilation och luftkonditionering. Forskningsföretaget CB Insights spårade bara åtta finansieringsaffärer till ett värde av nästan 40 miljoner dollar 2015, men 35 finansieringsaffärer till ett sammanlagt värde av cirka 350 miljoner dollar förra året. (Detta inkluderar lån, riskkapitalinvesteringar och förvärv.) Och det har redan gjorts 39 affärer till ett värde av cirka 200 miljoner dollar i år.
Men de dåliga nyheterna är att den ökade finansieringsnivån är liten jämfört med de tiotals miljarder som strömmar in i andra energi- och tekniksektorer – och minimal i förhållande till omfattningen av de problem som kommer att uppstå.
Denna berättelse har uppdaterats för att lägga till aktuell information om SkyCool Systems och korrigera staden där företaget nu är baserat.
Logga inPrenumerera nu