AC، تغییرات آب و هوا، و آینده فن آوری خنک کننده


در میان تعداد فزاینده امواج گرما، تهویه مطبوع به یک راه نجات تبدیل شده است. از آنجایی که این وسایل برای خنک نگه داشتن مردم – و محافظت از آنها در برابر هوای بسیار گرم بسیار مهم هستند – آژانس بین المللی انرژی (IEA) تخمین می زند که ممکن است تا سال ۲۰۵۰ بیش از ۵ میلیارد دستگاه تهویه مطبوع در سراسر کره زمین وجود داشته باشد. مردم را ایمن نگه دارید، آنها همچنین نقش مهمی در تغییرات آب و هوایی دارند.

پس چرا به طور کامل در مورد AC تجدید نظر نکنید؟

علم پایه تهویه مطبوع از زمانی که برای اولین بار حدود یک قرن پیش اختراع شد، تغییر چندانی نکرده است، اما این وسایل به تهدیدی بزرگتر و بزرگتر برای زندگی روی زمین تبدیل شده اند. اکثر دستگاه های تهویه مطبوع مدرن مقدار زیادی انرژی مصرف می کنند، شبکه برق را در روزهای گرم تابستان تحت فشار قرار می دهند و از مواد شیمیایی مضر به نام مبرد استفاده می کنند که گرما را در جو به دام می اندازد. به همین دلیل است که در کنار تعداد زیادی از تغییرات ساختاری دیگر که جهان برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی باید انجام دهد، برخی کارشناسان می گویند زمان آن رسیده است که نحوه خنک کردن خانه هایمان را تغییر دهیم.

ما باید ساختمان هایمان را به گونه ای طراحی کنیم که انرژی کمتری مصرف کند. ما باید آنها را بهتر عایق بندی کنیم. ما باید آنها را بهتر تهویه کنیم.” «این استراتژی‌ها بسیار مهم هستند. ما می توانیم در وهله اول تقاضای تهویه مطبوع را کاهش دهیم، اما نمی توانیم آن را حذف کنیم.

رقابت برای طراحی مجدد AC در حال حاضر در جریان است. آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که طی سه دهه آینده، دو سوم خانه‌های جهان می‌توانند کولر داشته باشند. حدود نیمی از این واحدها تنها در سه کشور هند، چین و اندونزی نصب خواهند شد. میزان تشدید تغییرات آب و هوایی این تهویه‌کننده‌های جدید به جایگزینی فناوری خنک‌کننده‌ای که در حال حاضر استفاده می‌کنیم با چیز بهتری بستگی دارد. در حال حاضر، ایده‌ها از مقاوم‌سازی پنجره‌ها گرفته تا مفاهیم دورتر، مانند پانل‌های پشت بام که نور خورشید را منعکس می‌کنند و گرما را به فضا منتشر می‌کنند، متغیر است. با این حال، برای موفقیت، جهان باید کارایی وسایلی را که در حال حاضر داریم – در سریع‌ترین زمان ممکن – افزایش دهد و روی فناوری جدیدی سرمایه‌گذاری کند که می‌تواند از برخی از مشکلات اولیه AC جلوگیری کند.

تأثیر مخرب محیطی AC از فناوری اصلی آن ناشی می شود: فشرده سازی بخار. این فناوری شامل اجزای مختلفی است، اما عموماً با تبدیل مبرد ذخیره شده در AC از مایع به گاز کار می‌کند که به آن اجازه می‌دهد گرما را جذب کند و آن را از اتاق خارج کند. فشرده‌سازی بخار در گرم‌ترین روزها از مقدار زیادی برق استفاده می‌کند و نگرانی‌های فزاینده‌ای وجود دارد که این فناوری ممکن است در نهایت ظرفیت شبکه برای تأمین برق را تحت تأثیر قرار دهد. و هیدروفلوئوروکربن‌ها، مبردهای شیمیایی که بسیاری از AC برای جذب گرما استفاده می‌کنند، گازهای گلخانه‌ای هستند که وقتی به هوا نشت می‌کنند، گرمای زیادی را در جو ما به دام می‌اندازند. چالش این است که در حال حاضر، AC های فشرده سازی بخار هنوز یک ابزار حیاتی در طول موج های گرما مرگبار هستند، به ویژه برای جمعیت های پرخطر، کودکان خردسال، بزرگسالان مسن تر و افرادی که شرایط سلامت خاصی دارند.

فناوری برای ساخت تهویه مطبوع تمیزتر و کارآمدتر وجود دارد. دو تولید کننده بزرگ AC، Daikin و Gree Electric Appliances، جایزه برتر سال گذشته را در جایزه جهانی خنک کننده، یک مسابقه بین المللی با تمرکز بر طراحی فناوری AC سازگار با آب و هوا، به اشتراک گذاشتند. هر دو شرکت AC هایی با عملکرد داخلی بالاتر ایجاد کردند که از مبردهای آسیب رسان کمتری برای محیط زیست استفاده می کردند. واحدهای جدید می توانند تأثیر خود را بر اقلیم تا پنج برابر کاهش دهند. این مدل‌ها هنوز در بازار نیستند – Gree قصد دارد نمونه اولیه خود را در سال ۲۰۲۵ به فروش برساند، و دایکین به Recode گفت که امیدوار است از این فناوری جدید در محصولات آینده استفاده کند – اما آژانس بین‌المللی انرژی تخمین می‌زند که استفاده از AC کارآمدتر می‌تواند اثرات زیست‌محیطی خنک‌کننده را کاهش دهد. به نصف

راهبرد دیگر این است که پمپ‌های حرارتی را دو برابر کنید، که تهویه‌کننده‌هایی هستند که به صورت معکوس نیز کار می‌کنند و از فشرده‌سازی بخار برای جذب و انتقال گرما به داخل خانه استفاده می‌کنند، به‌جای اینکه گرما را در خارج از خانه آزاد کنند. پمپ های حرارتی معمولاً چندین هزار دلار قیمت دارند، اگرچه قانون کاهش تورم شامل پیشنهادی برای تخفیف قابل توجه پمپ حرارتی است و جو بایدن رئیس جمهور آمریکا از قانون تولید دفاعی برای افزایش تولید استفاده کرده است. کارشناسان استدلال کرده اند که نصب پمپ های حرارتی برای یکی دیگر از اهداف مهم آب و هوایی حیاتی است: دور شدن از کوره های سوخت فسیلی، که حتی منبع انتشار گازهای گلخانه ای بزرگتری نسبت به خنک کننده هستند. جام مقدس تهویه مطبوع یک پمپ حرارتی است که می تواند گرمایش و سرمایش را هم تامین کند اما به فشرده سازی بخار وابسته نیست.

آنتونیو بوزا، یکی از محققان آمریکایی می‌گوید: «پمپ‌های حرارتی یک فناوری حیاتی در کاهش مصرف انرژی، افزایش قابلیت اطمینان شبکه و استفاده از انرژی تجدیدپذیر، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، کاهش اتکای ما به منابع خارجی انرژی، و کاهش قبوض آب و برق برای خانواده‌ها و مشاغل آمریکایی هستند. مدیر فناوری در وزارت انرژی، به Recode گفت. او گفت که گام بعدی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای با طراحی پمپ‌های حرارتی است که مانند سیستم‌های فشرده‌سازی بخار فعلی به مبرد متکی نیستند.

با این حال، چالش دیگر این است که پمپ‌های حرارتی ساده‌ترین وسیله برای نصب نیستند، به‌ویژه برای اجاره‌کنندگانی که لزوماً پول یا توانایی سرمایه‌گذاری در سیستم‌های حجیم HVAC را ندارند. برای رفع این مشکل، شرکتی به نام Gradient پمپ حرارتی طراحی کرده است که به راحتی روی طاقچه می لغزد – نور را مسدود نمی کند – و در حال حاضر از مبردی به نام R32 استفاده می کند که قرار است پتانسیل گرمایش زمین (نسبتا) پایینی داشته باشد. Gradient اخیراً قراردادی را برای نصب واحدهای خود در مسکن عمومی شهر نیویورک برنده شد.

ناوگانی از شرکت‌های جدید می‌خواهند تغییرات بزرگ‌تری در نحوه خنک کردن خانه‌هایمان ایجاد کنند. یکی از این استارت‌آپ‌ها Blue Frontier است که توسط صندوق سرمایه‌گذاری بیل گیتس، Breakthrough Energy Ventures حمایت می‌شود، و قصد دارد فروش واحدهای AC آینده‌نگر خود را در سال ۲۰۲۵ آغاز کند. فناوری این شرکت از محلول نمک تخصصی استفاده می‌کند که می‌تواند آب را در هوا آزاد کند – یا آن را بیرون بکشید – که به AC اجازه می دهد دمای خود را کنترل کند. Blue Frontier ادعا می کند که این رویکرد می تواند تا ۹۰ درصد انرژی مصرف شده توسط AC سنتی را ذخیره کند و از تخلیه برق از شبکه در ساعات اوج مصرف جلوگیری کند.

با حذف تهویه مطبوع که برای شبکه مشکل ایجاد می کند، به شبکه اجازه می دهد تا در واقع هزینه های تولید برق را کاهش دهد. [and] دانیل بتز، مدیرعامل این شرکت به Recode گفت: از انرژی های تجدیدپذیر به شیوه ای موثرتر استفاده کنید. بنابراین ما نه تنها در مصرف انرژی صرفه جویی می کنیم، بلکه در لحظه هایی که بحرانی هستند در انرژی صرفه جویی می کنیم.

دانشمندان و استارت‌آپ‌ها با مفاهیم دیگری نیز بازی می‌کنند. یکی از مسیرهایی که شرکت Transaera در حال طی کردن آن است، توسعه مواد جدیدی است که به طور موثر رطوبت هوا را تقریباً مانند یک اسفنج جذب می کند تا تهویه مطبوع بتواند کارآمدتر کار کند. یک مفهوم مشابه استفاده از فناوری حالت جامد است. این ایده از مواد جامد برای جذب گرما استفاده می کند و برخی تحقیقات در مورد آن از سوی وزارت انرژی ایالات متحده پشتیبانی می شود. شرکت بریتانیایی Barocal در حال توسعه نوعی کریستال پلاستیکی است که می تواند این کار را انجام دهد و همچنین به کنترل دما کمک کند. یک شرکت، Phononic، یک هسته جامد را توسعه داده است که می تواند در سیستم های HVAC موجود ادغام شود. این شرکت می گوید اولین نصب تجاری آن سال آینده خواهد بود.

در حالی که بسیاری از این پیشرفت‌های فناوری امیدوارکننده هستند، جنبش انقلابی در تهویه مطبوع هنوز با چالش‌های عمده‌ای مواجه است. در حال حاضر، تولیدکنندگان AC در درجه اول بر روی رعایت حداقل استانداردهای عملکرد تمرکز می کنند تا اینکه برای سطوح بالاتری از کارایی رقابت کنند. مصرف کنندگان همچنین تمایل دارند که تهویه مطبوع را بر اساس قیمت برچسب آنها خریداری کنند، نه تأثیر کلی AC بر روی قبض انرژی آنها. و حتی با وجود تعداد فزاینده‌ای از استارت‌آپ‌های متمرکز بر AC، این صنعت هنوز تحت تسلط تعداد انگشت شماری از شرکت‌های بزرگ است که همه آنها عمدتاً بر روی فناوری فشرده‌سازی بخار به دور از ایده‌آل تمرکز دارند.

الی گلدشتاین، یکی از بنیانگذاران و مدیرعامل SkyCool، یک فناوری در حال توسعه استارت آپی که می تواند برای ارسال گرما مورد استفاده قرار گیرد، گفت: «ما فناوری های کارآمدتر را نصب نمی کنیم، مگر اینکه واقعاً نیاز داشته باشیم، یا توسط یک دولت یا سازمان دیگری اجباری شود. از ساختمان ها و AC ها به فضا. در نهایت، کلید سرمایه گذاری دلاری از سوی شرکت های خصوصی و دولتی برای به کارگیری فناوری ها خواهد بود.

تغییرات دیگر، مانند عایق بندی بهتر خانه ها و نصب باتری ها در سراسر شبکه، هنوز در مبارزه با تغییرات آب و هوایی حیاتی هستند. با این حال، همه نشانه‌ها نشان می‌دهند که انسان‌ها به خرید دستگاه‌های تهویه مطبوع ادامه می‌دهند، نه فقط برای احساس راحتی، بلکه برای زنده ماندن در آب و هوای ویرانگر فزاینده ناشی از تغییرات آب و هوایی. این امر به ویژه در شرایطی که دما و درآمد در برخی از بزرگترین کشورهای جهان و اقتصادهای با سریع‌ترین رشد افزایش می‌یابد، صادق است. تنها در هند، از سال ۲۰۲۰، تقاضا برای فناوری خنک کننده هر سال بین ۱۵ تا ۲۰ درصد رشد می کرد.

این تقاضای فزاینده یک وضعیت امیدوارکننده، اما فوق العاده پرخطر ایجاد می کند. این احتمال وجود دارد که نیاز روزافزون به سرمایش مسابقه ای را برای ساخت بهترین فناوری AC و در حالت ایده آل، فناوری که می تواند جایگزین گرمایش مبتنی بر سوخت فسیلی شود، تحریک کند. اما اگر AC بهتر و مقرون به صرفه تر به اندازه کافی سریع به بازار نیاید – به ویژه برای تعداد زیادی از مردم در کشورهای در حال توسعه که این وسایل را در دهه های آینده خریداری خواهند کرد – سیستم های تهویه مطبوع بدتر جای آنها را خواهند گرفت و کره زمین را حتی سریعتر گرم می کنند. .

این داستان اولین بار در خبرنامه Recode منتشر شد. اینجا ثبت نام کنید تا بعدی را از دست ندهید!

دیدگاهتان را بنویسید