Только что закончился август, а ущерб от очередной рекордной жары можно насчитать повсюду. Жара и пожары — известный лейтмотив, к которому постепенно добавляется обрушение электрических сетей. Тысячи и тысячи семей «в темноте» от последствий энергетических перегрузок.
Периодические отключения электроэнергии дают лишь небольшой намек на то, что может произойти в будущем. Рост населения, урбанизация и летние температуры утроят количество кондиционеров, установленных во всем мире на полвека. Общее количество кондиционеров приближается к 6 миллиардам, согласно отчету Международного энергетического агентства Future of Cooling.
Кондиционирование воздуха представляет собой одну из самых коварных проблем изменения климата и одну из самых сложных технологических проблем, которые необходимо решить.
Очевидно: чем теплее мир, тем больше нам нужно охлаждения
Это вопрос не только комфорта, но и здоровья и выживания в большинстве стран мира. Тем не менее сами кондиционеры производят достаточно тепла, чтобы ощутимо повысить городскую температуру и увеличить выбросы парниковых газов.
Миллиарды новых энергоемких единиц создадут рост одного из крупнейших источников спроса на электроэнергию в мире.
Без значительных улучшений потребность в энергии от охлаждения также утроится, достигнув i. 6.200 тераватт-часов к 2050 году, или почти четверть от общего потребления электроэнергии в мире сегодня.
54,4 ° по Цельсию (130 градусов по Фаренгейту). Это самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле. И это было записано в прошлом месяце в Долине Смерти в Калифорнии. Мы хотим, чтобы так продолжалось? И выручить в жару?
Технология кондиционирования воздуха остановлена
Я не вижу большого прогресса в этом секторе. Помимо небольшого повышения эффективности, основная технология кондиционеров работает очень похоже на то, что было представлено почти столетие назад.
«Тот факт, что использование кондиционеров продолжает расти, в то время как продукт выглядит в основном так же, как и несколько десятилетий назад, говорит сам за себя», — говорит он. Романин побеждает, Генеральный директор Treau, стартапа из Сан-Франциско, разрабатывающего новый тип теплового насоса.
«Я думаю, что многие люди были бы рады переменам, но прогресс был лишь постепенным», — говорит он. И он прав.
За последние несколько десятилетий благодаря общественному мнению и вмешательству государства произошли гораздо большие улучшения в других энергетических технологиях (солнечные панели, батареи и электромобили). Treau - один из нескольких стартапов и исследовательских групп, которые сейчас пытаются добиться прогресса в охлаждении.
Может быть недостаточно
Даже если глобальный парк кондиционеров станет намного более эффективным, ожидаемый скачок в использовании будет настолько велик, что глобальный спрос на электроэнергию будет продолжать расти. Это усложнит и без того непосильную задачу по очистке мировых энергетических секторов. Это означает, что страны не просто должны перестроить существующую инфраструктуру электроснабжения — им нужно построить гораздо более крупные системы, чем когда-либо прежде, и делать все с использованием возобновляемых источников или источников без выбросов.
Охлаждение больших объемов горячего воздуха, наполняющего дома, офисы и фабрики, - это и всегда будет огромным потреблением энергии.
Проблема не только в том, что большему количеству кондиционеров потребуется все больше и больше электроэнергии для их питания. Дело в том, что это особенно увеличит количество, необходимое в часы пик, когда температура действительно высока. Также будет вызвана проблема, ранее известная как «утиная кривая». от подзарядок электромобилей. Все будут стремиться подзарядиться ночью, все будут включать кондиционер в самые жаркие часы. Мы должны перестроить электрические системы, чтобы удовлетворить спрос, который может возникать только в течение нескольких часов или дней в году.
Следите за Индией
Спрос на кондиционеры в мире значительно возрастет в странах, где средний класс быстро растет и где волны тепла станут более распространенными и суровыми. В частности Ожидается, что к 1,1 году в Индии будет установлено еще 2050 миллиарда кондиционеров, что увеличит долю кондиционеров в пиковом спросе на электроэнергию в стране с 10% до 45%.
Как это решить?
Чистая энергия - Наиболее важные действия должны быть предприняты в электросети в целом. Нам необходимо шире использовать чистые источники энергии, такие как солнечная энергия и ветер, чтобы сократить косвенные выбросы парниковых газов в результате использования кондиционеров.
Умная сеть электроснабжения - развитие все более интеллектуальных сетей может помочь электрическим системам справиться с пиковыми нагрузками на переменный ток. Это включает в себя добавление датчиков, систем управления и программного обеспечения. Системы, способные автоматически сокращать использование при снижении температуры наружного воздуха или когда люди покидают помещение на длительное время.
Свежая альтернатива - Мир также может сократить выбросы от кондиционеров, перейдя на альтернативные хладагенты. Производители в значительной степени полагаются на гидрофторуглероды, очень сильные парниковые газы, которые могут выделяться во время производства и ремонта или в конце срока службы устройства.
В соответствии с поправкой 2016 года к Монреальскому протоколу предприятия и страны должны все чаще переходить на варианты с меньшим воздействием. Есть несколько многообещающих соединений, известных как HFO, некоторые углеводороды, такие как пропан, и даже двуокись углерода (которая, по крайней мере, имеет меньший согревающий эффект, чем существующие хладагенты).
Альтернативные хладагенты могут сократить выбросы примерно на эквивалент 50 миллиардов тонн углекислого газа в течение следующих нескольких десятилетий.
Прежде всего, эффективность
Помимо этих решений, все большее количество кондиционеров, работающих в домах и зданиях по всему миру, должно стать намного более энергоэффективным.
Технология для этого уже есть: Лучшая доступная технология более чем в два раза эффективнее, чем продукты, фактически используемые в мире, и в три раза лучше, чем самые неэффективные продукты на рынке.
Проблема в том, что большинство людей и предприятий не будут платить намного больше за более эффективные системы «просто» для достижения глобальных климатических целей, особенно в бедных районах мира.
Стимулы или субсидии могут помочь обеспечить внедрение более эффективных продуктов.
Эффекты? Очевидный
В сценарии МЭА, который включает в себя эти хорошие меры, рост энергопотребления, связанного с охлаждением, к середине века сократится на 45%.
Однако даже в этом случае к середине века спрос на энергию все равно увеличится примерно на 70%.
Для достижения значительного дополнительного выигрыша могут потребоваться более радикальные изменения.
Радикальные изменения
Несколько стартапов пытаются продвинуться дальше.
Трансаэра, соучредителем MIT профессором энергетики Мирча Динча, пытается значительно повысить эффективность кондиционеров.
В дополнение к охлаждению воздуха обычные агрегаты расходуют огромное количество энергии на обработку водяного пара, сохраняющего тепло. Это требует снижения температуры намного выше того, что вы можете прочитать на дисплее кондиционера. Только таким образом пар может быть превращен в жидкость и удален из воздуха.
«Это невероятно неэффективно, — говорит он. Динча, "это много энергии и это не нужно."
Подход Transaera основан на классе высокопористых материалов. Они известны как металлоорганические структуры и могут быть оптимизированы для захвата определенных соединений, включая воду. Transaera разработала аксессуар для систем кондиционирования воздуха, в котором эти материалы используются для снижения влажности воздуха перед его подачей в кондиционер. По оценкам компании, эта система повышает общую энергоэффективность более чем на 25%.
Другие исследования в процессе
La Системы SkyCool из Маунтин-Вью, Калифорния, разработала высокотехнологичные зеркала, которые могут излучать тепло в холодные пространства космоса, используя природное явление, известное как радиационное охлаждение.
Эти устройства, размещаемые на крышах, могут заменить или дополнить традиционные системы охлаждения зданий. По оценкам компании, технология может снизить потребление энергии для охлаждения конструкций. по 10 в% 70, в зависимости от комплектации и климата. SkyCool устанавливает материалы на своем четвертом коммерческом сайте.
Другие стартапы изучают такие идеи, как геотермальные тепловые насосы, твердотельные технологии, которые исключают потребность в газах хладагента, и новые модификации охлаждения.
