Oro kondicionavimo technologija yra puiki praleista galimybė kovojant su klimato kaita

Sergejus Akulichas / Pexelsas

Kai praėjusį mėnesį kaliforniečius apėmė rekordinės karščio bangos, milijonų oro kondicionierių įtampa privertė valstijos tinklų operatorius panardinti į tamsą šimtus tūkstančių namų ūkių.

Besitęsiantys elektros energijos tiekimo sutrikimai davė tik mažą užuominą apie tai, kas greičiausiai ateis Kalifornijoje ir toli už jos ribų. Augantis gyventojų skaičius, didėjančios pajamos, didėjanti urbanizacija ir kylanti vasaros temperatūra iki amžiaus vidurio gali patrigubinti visame pasaulyje įdiegtų kintamosios srovės įrenginių skaičių, o bendras skaičius padidės iki 6 mlrd. Tarptautinė energetikos agentūra „Future of Cooling“ ataskaita.

Iš tiesų, oro kondicionavimas yra vienas klastingiausių klimato kaitos iššūkių ir viena iš sunkiausiai išsprendžiamų technologinių problemų. Kuo labiau pasaulis šyla, tuo labiau mums reikės vėsinimo – ne tik dėl komforto, bet dėl sveikatos ir išlikimas didelėse pasaulio dalyse.

Tačiau patys oro kondicionieriai gamina pakankamai šilumos, kad žymiai padidintų miesto temperatūrą, be to, jie išskiria labai stiprias šiltnamio efektą sukeliančias dujas. Be to, tie milijardai naujų energijos ištroškusių blokų sukurs vieną didžiausių visame pasaulyje didėjančios elektros paklausos šaltinių.

Be didelių patobulinimų, aušinimo energijos poreikis taip pat padidės trigubai ir iki 2050 m. pasieks 6 200 teravatvalandžių arba beveik ketvirtadalį viso pasaulyje suvartojamos elektros energijos.

Kalifornijos Mirties slėnis galėjo nustatyti aukščiausią kada nors patikimai užregistruotą temperatūrą, praėjusį mėnesį siaučiant karščio bangoms.

AP PHOTO / JOHN LOCHER

Nepaisant didėjančių iššūkių masto, į šį sektorių buvo skiriama palyginti mažai lėšų ir nedaug pastebimų produktų pažangos rinkoje. Be lėto efektyvumo padidėjimo, pagrindinė technologija veikia panašiai kaip tada, kai jis buvo pristatytas beveik prieš šimtmetį.

Faktas, kad langų kintamosios srovės naudojimas ir toliau didėja, o gaminys iš esmės atrodo ir veikia taip pat kaip dešimtmečius, kalba pats už save, sako Vince'as Romaninas, San Franciske įsikūrusio „Treau“, slapto vėsinimo startuolio, kuriančio naują šilumos tipą, vadovas. siurblys. Manau, kad daugelis žmonių čia džiaugiasi kažkuo naujo, tačiau pažanga buvo tik laipsniška.

Pastaraisiais dešimtmečiais kitų energijos technologijų, pvz., saulės baterijų, baterijų ir elektrinių transporto priemonių, sąnaudos ir našumas gerokai pagerėjo dėl viešosios politikos, specialių mokslinių tyrimų pastangų ir didėjančios švaresnių alternatyvų paklausos. „Treau“ yra viena iš daugelio pradedančiųjų įmonių ir tyrimų grupių, dabar bandančių įvairiais būdais pasiekti panašią pažangą aušinimo srityje.

Tačiau net jei pasaulinė kintamosios srovės įrenginių atsarga taps daug efektyvesnė, numatomi naudojimo šuoliai bus tokie dideli, kad pasaulinė elektros paklausa vis tiek augs. Tai apsunkins ir taip stulbinančią užduotį išvalyti pasaulio energetikos sektorius. Tai reiškia, kad tautoms reikia ne tik pertvarkyti esamą elektros infrastruktūrą; jie turi sukurti daug didesnes sistemas nei kada nors egzistavo – ir visa tai daryti naudojant šaltinius, kuriuose nėra anglies.

Milijardai naujų oro kondicionierių

Nuolat vėsinti didžiulius karšto oro kiekius, užpildančius namus, biurus ir gamyklas, yra ir visada bus didžiulis energijos siurblys.

Problema yra ne tik ta, kad vis daugiau oro kondicionierių jiems maitinti reikės vis daugiau elektros energijos. Taip pat jie ypač padidins kiekį, kurio reikia piko metu, kai temperatūra tikrai skrudina ir visi tuo pačiu metu padidina kintamosios srovės šaltinį. Tai reiškia, kad turime perstatyti elektros sistemas, kad patenkintume paklausą, kuri gali atsirasti tik kelias valandas per kelias dienas per metus.

Los Andželo apygardoje kylant temperatūrai kartu su gyventojų skaičiaus augimu iki 2060 m. vasaros piko valandomis elektros paklausa gali padidėti net 51 proc. 2019 Taikomosios energetikos studija Arizonos valstijos ir Kalifornijos universiteto Los Andžele mokslininkai.

Tai sudaro apie 6,5 papildomų gigavatų, kuriuos tinklo operatoriai turėtų iš karto prijungti prie interneto, arba akimirksniu beveik 20 milijonų 300 vatų saulės kolektorių saulėtą dieną.

Ir tai tik vienai iš 58 Kalifornijos apygardų. Pasaulis matys kur kas didesnį kintamosios srovės poreikio padidėjimą šalyse, kuriose sparčiai plečiasi vidurinė klasė ir kur karščio bangos taps dažnesnės ir sunkesnės. Pažymėtina, kad TEA prognozuoja, kad Indija iki 2050 m. įrengs dar 1,1 milijardo vienetų, o tai padidins kintamosios srovės dalį šalies didžiausio elektros energijos poreikio nuo 10% iki 45%.

Tinklelio valymas

Svarbiausias pataisymas turi būti atliktas už kintamosios srovės pramonės ribų. Visą elektros tinklą perėjus prie švaresnių energijos šaltinių, pvz., saulės ir vėjo, naudojimo, bus nuolat mažinamas netiesioginis šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas iš energijos, naudojamos oro kondicionavimo įrenginiams maitinti.

Be to, vis labiau pažangių tinklų kūrimas galėtų padėti elektros sistemoms susidoroti su didžiausios kintamosios srovės paklausos įtampa. Tai reiškia, kad reikia pridėti jutiklių, valdymo sistemų ir programinės įrangos, kuri gali automatiškai sumažinti naudojimą, kai lauko temperatūra mažėja, kai žmonės palieka erdves ilgesniam laikui arba kai paklausa pradeda svyruoti nuo turimos kartos.

Pasaulis taip pat gali sumažinti tiesiogines kintamosios srovės emisijas, pereidamas prie alternatyvių šaltnešių – svarbiausių junginių aušinimo įrenginiuose, kurie sugeria šilumą iš oro. Gamintojai daugiausia pasitikėjo hidrofluorangliavandeniliais, kurie yra labai stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios gali ištekėti gamybos ir remonto metu arba pasibaigus įrenginio eksploatavimo laikui. Bet pagal 2016 m. Monrealio protokolo pakeitimą , įmonės ir šalys turi vis dažniau pereiti prie alternatyvų, turinčių mažesnį atšilimo poveikį, pvz., daug žadančių junginių, žinomų kaip HFO, klasė, tam tikri angliavandeniliai, pvz., propanas, ir netgi anglies dioksidas (kuris bent jau turi mažesnį atšilimo poveikį nei esami šaltnešiai).

Alternatyvūs šaltnešiai per ateinančius dešimtmečius galėtų sumažinti išmetamų teršalų kiekį maždaug 50 milijardų tonų anglies dioksido, pagal aukščiausios klasės įvertinimą, gautą iš projekto išnaudojimo analizės . (Pernai pasaulis iš viso išmetė beveik 37 mlrd. tonų, pagal Pasaulinį anglies projektą .)

Taip pat yra aiškių būdų, kaip sumažinti pastatų vėsinimui reikalingas elektros apkrovas, įskaitant izoliaciją, oro nuotėkio sandarinimą, langų uždengimą ar plėvelę, atspindinčių spalvų ar medžiagų pritaikymą ant stogų. Tokių vėsių stogų sukūrimas 80 % šalies komercinių pastatų galėtų sumažinti metinį energijos suvartojimą daugiau nei 10 teravatvalandžių ir sutaupyti daugiau nei 700 mln. ankstesnis Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos tyrimas .

„šalčio krizės“ išvengimas

Tačiau galiausiai didėjantis kintamosios srovės įrenginių, veikiančių namuose ir pastatuose visame pasaulyje, skaičius turi tapti daug efektyvesnis, kad būtų išvengta vadinamojo šalto krizės.

Viena iš galingiausių priemonių šiems patobulinimams įgyvendinti yra viešoji politika. TEA pažymi, kad geriausia turima technologija yra daugiau nei dvigubai efektyvesnė už faktiškai naudojamų visame pasaulyje vidurkį ir tris kartus geresnė už neefektyviausius produktus rinkoje.

Problema ta, kad dauguma žmonių ir įmonių neketina mokėti daug daugiau už efektyvesnes sistemas vien tam, kad padėtų pasiekti pasaulinius klimato tikslus, ypač skurdžiose pasaulio vietose. Tačiau suteikdamos mandatus, paskatas ar subsidijas šalys gali padėti užtikrinti, kad daugiau gaminamų ir parduodamų vienetų būtų efektyvesni.

Pagal TEA scenarijų, apimantį tokią politiką (be jokios technologinės pažangos), numatomas su vėsinimu susijęs energijos suvartojimo padidėjimas iki amžiaus vidurio sumažės 45 proc.

Tačiau net ir tada kintamosios srovės energijos poreikis iki amžiaus vidurio vis tiek padidėtų apie 70 %. Tai pranoksta trigubai. Tačiau norint pasiekti reikšmingos papildomos naudos, gali prireikti radikalesnių pokyčių.

Radikalaus pasikeitimo

Nemažai startuolių bando pastūmėti reikalus toliau.

„Transaera“, kurią įkūrė MIT energetikos profesorius Mircea Dincă, bando žymiai pagerinti efektyvumą, atskiru žingsniu sprendžiant oro drėgmės problemą.

Įprasti kintamosios srovės įrenginiai ne tik vėsina aplinkos orą, bet ir turi skirti didžiulius energijos kiekius kovoti su šiais vandens garais, kurie sulaiko daug šilumos ir leidžia jaustis daug nepatogiai. Tam reikia sumažinti temperatūrą gerokai daugiau, nei rodo ciferblatas, kad garai pavirstų skysčiu ir pašalintų juos iš oro.

Tai tiesiog neįtikėtinai neefektyvu“, – sako Dincă. „Tai daug energijos ir tai nereikalinga,

„Transaera“ metodas remiasi labai poringų medžiagų, žinomų kaip metalo ir organinių karkasų, klase, kurias galima pritaikyti taip, kad užfiksuotų ir priliptų prie konkrečių junginių, įskaitant vandenį. Bendrovė sukūrė oro kondicionavimo sistemų priedą, kuris naudoja šias medžiagas, kad sumažintų oro drėgmę, kol jis patenka į standartinį įrenginį. Jis apskaičiavo, kad tai gali pagerinti bendrą energijos vartojimo efektyvumą daugiau nei 25%.

Transaera yra finalininkė 3 milijonų dolerių pasaulinis vėsinimo prizas , konkursas, skirtas paspartinti oro kondicionavimo pažangą ir sumažinti klimato poveikį. Šiuo metu bendrovė bando prototipus Indijoje bendradarbiaudama su Kinijos buitinės technikos milžinės Haier padaliniu .

Tuo tarpu „SkyCool Systems“ iš Mountain View, Kalifornijos, sukūrė iš esmės aukštųjų technologijų veidrodžius, kurie gali išmesti šilumą į šaltas erdvės erdves , pasinaudojant gamtos reiškiniu, žinomu kaip radiacinis vėsinimas.

Medžiagos sukurtos skleisti spinduliuotę siauroje šviesos spektro juostoje, kuri gali praslysti pro vandens molekules ir kitus atmosferos junginius, kurie kitaip spinduliuoja šilumą atgal į planetą.

Ant stogų dedamos medžiagos gali pakeisti arba papildyti tradicines pastatų aušinimo sistemas. Bendrovė apskaičiavo, kad technologija gali sumažinti konstrukcijoms vėsinti naudojamą energiją 10–70%, priklausomai nuo konfigūracijos ir klimato. SkyCool diegia medžiagas savo ketvirtoje komercinėje svetainėje.

Kiti startuoliai tiria tokias idėjas kaip geoterminiai šilumos siurbliai , kietojo kūno technologija, kuri neleidžia naudoti aušalo dujų , ir nauji garavimo aušinimo posūkiai , kuris paprastai remiasi vandeniu suvilgytais trinkelėmis oro temperatūrai sumažinti.

Geros naujienos yra tai, kad šiek tiek pinigų pradeda tekėti į šildymą, vėdinimą ir oro kondicionavimą. Tyrimų įmonė „CB Insights“ 2015 m. stebėjo tik aštuonis finansavimo sandorius, kurių vertė beveik 40 mln. (Tai apima paskolas, rizikos kapitalo investicijas ir įsigijimus.) Ir šiais metais jau buvo sudaryti 39 sandoriai, kurių vertė apie 200 mln.

Tačiau blogos naujienos yra tai, kad padidėjęs finansavimo lygis yra nedidelis, palyginti su dešimtimis milijardų, patenkančių į kitus energetikos ir technologijų sektorius, ir menkas, palyginti su būsimų problemų mastu.

Ši istorija buvo atnaujinta, kad būtų pridėta naujausios informacijos apie „SkyCool Systems“ ir pataisytas miestas, kuriame ji dabar yra.

paslėpti