Назрява време за преосмисляне на климатика

Около 12% от емисиите на въглероден диоксид в света се падат на хладилната техника и климатиците (снимка: CCO Public Domain)

Хората постоянно усъвършенстват начините за запазвате на хладни пространствата, които обитават. Климатичните и хладилни устройства са сравнително евтини, механиката е доста проста, а наред с това устройствата стават и все по-достъпни. Има обаче едно голямо „НО”: те влошават и без друго непоносимото време.

В световен мащаб около 12% от емисиите на въглероден диоксид могат да бъдат причислени към „делото” на хладилната техника и климатиците, според Американската агенция за опазване на околната среда. Очаква се този процент да се увеличава постоянно. Така е, защото климатът на земята се затопля, а и населението се увеличава. Климатичните системи стават все по-достъпни на пазара и все повече домакинства по света посягат към тях.

Какъв е проблемът с климатика

Използването на климатични системи създава няколко неудобства:

„Островен ефект”: когато работят през лятото, за да олаждат домове, офиси и магазини, климатиците „изхвърлят” топлината от помещенията навън. Може да сте усетили това, ако минавате, например, през подлез с магазини – от външните тела на климатиците лъха жега. Когато вземем заедно всички климатизиращи устройства в даден град, получаваме един огромен генератор на топлина, който подгрява и без друго нажежения въздух в града. Така ефектът на топлинния остров се засилва.

Много енергия за захранването им: в редица страни по света летните жеги биват белязани от пиково натоварване на електропреносните мрежи по пладне – тогава, когато е най-горещо, и всички климатици са задължени да работят с все сила. Това понякога докарва електропреносните системи до ръба на срив. Освен това самото производство на електроенергията е замърсяващо – милиони тонове въглероден диоксид биват изхвърляни в атмосферата от електроцентралите, които произвеждат тока. Така човечеството допълнително засилва ефекта на изменението ка климата.

Замърсяващи вещества: често срещани във всички тези машини са вещества, известни като хидрофлуоровъглеводороди – индустриални химикали, използвани за охлаждане. Тези химикали не са вредни, освен ако няма изтичане на климатична инсталация – но течовете не са нещо необичайно. Когато въпросните вещества се отделят в атмосферата, те се натрупват, улавяйки много пъти повече топлина в атмосферата от въглеродния диоксид, съответно предизвиквайки още по-силен парников ефект.

Мащабът на проблема е значителен. Очаква се през следващото десетилетие по цялото земно кълбо да бъдат включени около 700 милиона нови климатични устройства. До 2050 г. те ще станат близо 1,5 милиарда. Но технологията, използвана за охлаждането, не се е променила съществено, откакто е изобретена преди повече от 100 години.

Индия в епицентъра на промяната

Индия е особено интересен случай в стремежа за промяна на описаната ситуация. В края на миналата година страната започна конкурс за иновации в областта на климатизацията, а от доста години е и лидер в усилията за преразглеждане на охлаждащите технологии.

В Делхи, където температурите през лятото редовно надминават 40,5 градуса по Целзий, охлаждането „изяжда” 40% до 60% от пиковото производство на електроенергия всяко лято. При все това става дума за град, в който съвсем малка част от жителите използват климатик – едва около 5% имат охлаждане в домовете си. Ала все повече индийци се насочват към повишаване на комфорта в домовете си и решават да инсталират климатик.

Никой не може да ги вини за това. Изследванията показват, че до 2100 г., в най-добрия случай, близо половината от населението на Земята ще се сблъсква с 20 дни потенциално фатална топлина и влажност – всяка година. Според някои проучвания, някои райони на североизточна Индия ще станат толкова горещи, че пребиваването навън за повече от няколко часа може да бъде смъртоносно.

Имайки предвид това, през ноември 2018 г. индийското правителство стартира инициативата „The Global Cooling Prize”, заедно с две нестопански организации. Конкурсът с награден фонд 3 милиона долара е за намиране на нови и устойчиви технологии за охлаждане на работните пространства и домовете. Бяха подадени над 440 предложения от 56 държави.

Конкурсът е много значим, защото представлява усилие да се преосмисли напълно концепцията за охлаждането на пространствата, в които живеем и работим. В момента използваме технология за компресия, при която охлаждаща течност циркулира през компресор и кондензатор за отстраняване на топлината и влагата от вътрешния въздух.

Преосмислянето на този подход означава изхвърляне на всеки аспект от технологията за компресиране, която използваме днес, за да се възприемат по-нови, екологични подходи, казва Виталий Печарски, учен от лабораторията „Еймс” при Министерство на енергетиката на САЩ.

„По мое мнение, бъдещето на охлаждането наистина не е в традиционните технологии за компресиране, както ги познаваме”, казва Печарски, цитиран от QZ.

За щастие в конкурса участват и някои от най-големите световни производители на климатици, така че има надежда новооткритите технологии да намерят пътя към комерсиализацията.

Идеи и предизвикателства

Определено няма недостиг на идеи как да направим климатика по-екологичен и по-ефективен. Някои от тези идеи правят сегашните агрегати по-ефективни, някои включват комбинация от стари и нови технологии, а други преразглеждат изцяло охлаждането.

Много често срещани са разработките на системи за охлаждане чрез обикновено изпарение на вода – метод, който доказано охлажда добре. Различни дизайнерски студиа и стартъпи имат свооите форми на климатизация чрез водни системи за изпарение.

Други предложения също впрягат в употреба най-безвредната течност на планетата -водата, но под различна форма. Идеята е, че когато има излишъци на електроенергия, тя може да се използва за замразяване на вода и превръщането й в лед, а през деня, когато е нужна климатизация, от този лед се „взема” студ, за да се прати в помещенията, които се нуждаят от охлаждане.

Друга концепция пък играе с идеята за изхвърляне на охлаждащите течности и използване на редки земни материали и магнитни полета за генериране на топлина и студен въздух. Има и идея да се използва електрическо поле за промяна на поляризацията на определени материали – редкоземни метали – за затопляне и охлаждане.

Голямото предизвикателство пред всички тези идеи е едно. Сегашните ни климатици са технология, която е на пазара от повече от 100 години – толкова е било нужно, за да стане евтина и достъпна технологията.

„Индустрията е оптимизирала разходите за съществуващия продукт до степен, при която е много, много трудно за която и да е нова технология да влезе в кривата на разходите, която й позволява да постигне достатъчен мащаб”, казва Аййн Кембъл, ветеран на климатичната индустрията за климатизация и участник в журито на The Global Cooling Prize. „За новите технологии е почти невъзможно да се сдобият достъп до каналите на разпространение”.

Има надежда

И все пак има надежда, че The Global Cooling Prize ще промени това. През ноември инициативата ще обяви 10 финалисти, всеки от които ще получи $200 000 за разработване на прототипи, които да бъдат тествани. В съответствие с ролята на Индия в конкурса, част от това тестване ще се проведе в Делхи. В продължение на два месеца състезателите ще поддържат прототипите си в местни апартаменти, за да оценят ефективността и способността им да работят продължително и стабилно при силна топлина.