Август только что закончился, и повсюду можно увидеть последствия очередной рекордной жары. Аномальная жара и пожары – известный лейтмотив, к которому постепенно добавляются обрушения электросетей. Тысячи и тысячи семей «в темноте» из-за последствий энергетической перегрузки.
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 «Будущее охлаждения».
Кондиционирование воздуха представляет собой одну из самых коварных проблем изменения климата и одну из самых сложных технологических проблем, которые предстоит решить.
Очевидно: чем теплее мир, тем больше нам нужно охлаждения
Это не просто вопрос комфорта, но и здоровья и выживания в большей части мира. Тем не менее, сами кондиционеры производят достаточно тепла, чтобы заметно повысить городскую температуру и увеличить выбросы парниковых газов.
Миллиарды новых энергоемких энергоблоков создадут всплеск спроса на электроэнергию в одном из крупнейших источников во всем 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 в основном выглядит так же, как и десятилетия 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 в восторге от перемен, 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 большим, что глобальный спрос на электроэнергию будет продолжать расти. Это усложнит и без того непосильную задачу очистки мировых энергетических секторов. Это означает, что страны должны не просто перестроить существующую энергетическую инфраструктуру: они должны построить гораздо более крупные системы, чем когда-либо существовавшие, и делать все это 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 все большему количеству кондиционеров потребуется все больше и больше электроэнергии для их питания. Дело в том, что это особенно увеличит необходимое количество в часы пик, когда температура очень высокая. Проблема, уже известная как «утиная кривая», которая также будет вызвана от подзарядок электромобилей. Все будут стремиться подзарядиться ночью, все будут включать кондиционер в самые жаркие часы. Мы должны перестроить электрические системы, чтобы удовлетворить уровни спроса, которые могут возникать только в течение нескольких часов или дней в году.
Берегитесь Индии
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 Индия установит еще 2050 миллиарда единиц, увеличив долю кондиционеров в пиковом спросе на электроэнергию в стране с 10% до 45%.
Как это решить?
Чистая энергия - Наиболее важные действия должны произойти в электросети в целом. Нам необходимо более широкое использование экологически чистых источников энергии, таких как солнечная энергия и ветер, чтобы сократить косвенные выбросы парниковых газов в результате использования кондиционеров.
Умные сети – Развитие все более интеллектуальных сетей может помочь электроэнергетическим системам справиться с пиками спроса на переменный ток. Это предполагает добавление датчиков, систем управления и программного обеспечения. Системы, способные автоматически сокращать использование при снижении внешней температуры или когда люди покидают помещения на длительное время.
Свежая альтернатива – Мир также может сократить выбросы от систем кондиционирования воздуха, перейдя на альтернативные хладагенты. Производители в основном полагаются на гидрофторуглероды, очень мощные парниковые газы, которые могут выделяться во время производства и ремонта или в конце срока службы устройства.
Согласно поправке 2016 года к Монреальскому протоколу, компании и страны должны все чаще переходить к вариантам с меньшим воздействием. Есть несколько многообещающих соединений, известных как HFO, некоторые углеводороды, такие как пропан, и даже диоксид углерода (который, по крайней мере, обладает меньшим нагревательным эффектом, чем существующие хладагенты).
Альтернативные хладагенты могут сократить выбросы примерно на сумму, эквивалентную 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 существует: 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 больше за более эффективные системы, «просто» помогающие достичь глобальных климатических целей, особенно в бедных регионах мира.
Стимулы или субсидии могут помочь обеспечить внедрение более эффективных продуктов.
Эффекты? Очевидный
В сценарии МЭА, включающем эту хорошую политику, рост энергопотребления, связанного с охлаждением, к середине столетия 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.
Помимо охлаждения воздуха, традиционные агрегаты тратят огромное количество энергии на борьбу с водяным паром, который удерживает тепло. Для этого необходимо снизить температуру значительно выше той, которая отображается на дисплее кондиционера. Только таким образом пар можно превратить в жидкость и удалить из воздуха.
«Это невероятно неэффективно», — говорит он. Динча, «Это много энергии, и в этом нет необходимости».
Подход «Трансаэры» основан на классе высокопористых материалов. Они известны как металлорганические каркасы и могут быть оптимизированы для захвата определенных соединений, включая воду. «Трансаэра» разработала аксессуар для систем кондиционирования воздуха, в котором эти материалы используются для снижения влажности воздуха перед его попаданием 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.
Размещенные на крышах, эти устройства могут заменить или дополнить традиционные системы охлаждения зданий. По оценкам компании, эта технология может снизить потребление энергии, используемой 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.
