Làm mát các tòa nhà sẽ thúc đẩy nhu cầu điện năng — công nghệ mới có thể hỗ trợ
2025-11-19
Dù bạn nhìn vào dữ liệu nhiệt độ từ thế kỷ trước theo cách nào, một xu hướng rõ ràng vẫn là: thế giới sẽ tiếp tục nóng lên.
Đối với các quốc gia trên toàn cầu, việc thích ứng với thực tế mới này khi dân số và các khu vực đô thị hóa tăng lên là rất quan trọng. Nhưng khi ngày càng nhiều người cố gắng làm mát, nhu cầu điện năng sẽ tăng vọt.
Mặc dù điều này sẽ ảnh hưởng đến lưới điện, lượng khí thải CO2 và nhiều hơn nữa, nhưng công nghệ mới hứa hẹn sẽ hỗ trợ.
Làm mát không gian sẽ cần nhiều điện năng hơn AI
Vậy, việc đáp ứng nhu cầu làm mát của thế giới sẽ là một thách thức lớn như thế nào? Một so sánh hữu ích có thể được tìm thấy khi xem xét một động lực dự đoán khác của nhu cầu điện năng — trí tuệ nhân tạo (AI).
Trên toàn thế giới, mức sử dụng điện của trung tâm dữ liệu được dự đoán sẽ tăng gấp ba lần trong thập kỷ tới, tăng khoảng 800 terawatt giờ (TWh) vào năm 2035. Mức sử dụng điện năng làm mát không gian cũng sẽ tăng gấp ba lần. Nhưng điều đó đồng nghĩa với việc sản lượng điện tăng 1.200 TWh trong cùng kỳ - gần bằng lượng điện mà toàn bộ Trung Đông tiêu thụ hàng năm.
Hơn 80% nhu cầu điện dự kiến cho mục đích làm mát vào năm 2050 sẽ đến từ các nền kinh tế mới nổi và đang phát triển - những khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi nắng nóng khắc nghiệt và nơi tăng trưởng kinh tế đang khiến việc tiếp cận điều hòa không khí ngày càng dễ dàng hơn.
Theo Liên Hợp Quốc, điều này sẽ cải thiện chất lượng cuộc sống cho hàng triệu người và cứu sống hàng trăm nghìn người, khiến việc tiếp tục sử dụng điện làm mát trở thành một thách thức cấp bách trên toàn cầu.
Nhu cầu điện toàn cầu dự kiến cho làm mát không gian và trung tâm dữ liệu
Đáp ứng nhu cầu điện trong đợt nắng nóng có thể là một công việc khó khăn
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), khi nhiệt độ tăng và sự phụ thuộc vào các thiết bị làm mát tăng lên, nhiệt lượng và khí thải mà chúng tạo ra cũng tăng theo - cùng với nguy cơ nhu cầu tăng đột biến có thể dẫn đến tình trạng thiếu hụt, hạn chế và mất điện.
Ví dụ, công suất lưới điện ở những khu vực nóng nhất cần phải đáp ứng nhu cầu điện tăng gấp đôi so với những tháng thời tiết ôn hòa hơn. Tại những nơi này, nhu cầu điện cao điểm có thể chiếm hơn 70% trong tổng nhu cầu điện.
Điều này có thể thúc đẩy các nhà máy điện kém hiệu quả và gây ô nhiễm hơn đưa vào vận hành để ứng phó. Giữa đợt nắng nóng gần đây ở Thượng Hải, một nhà máy điện đã đốt 800 tấn than trong một giờ để giữ cho thành phố mát mẻ hơn.
Tại các khu vực nóng nhất thế giới, nhu cầu điện cao điểm có thể chiếm 70% trong tổng nhu cầu điện cao điểm.
Những tiến bộ trong công nghệ làm mát
Các chuyên gia chỉ ra nhiều giải pháp, bao gồm khuyến khích sử dụng các mẫu máy điều hòa không khí hiệu quả hơn, cải thiện khả năng cách nhiệt và che nắng cho tòa nhà, và áp dụng các biện pháp thân thiện với môi trường như tường và mái xanh để giảm hiệu ứng "đảo nhiệt đô thị".
Các công nghệ làm mát và hệ thống lưu trữ mới cũng sẽ đóng một vai trò quan trọng.
Các chất làm lạnh hiện đại có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu thấp đang giúp thiết bị làm mát tiết kiệm năng lượng hơn, đồng thời giảm lượng khí thải CO2.
Trong khi đó, thiết bị làm mát mới nhất sử dụng công nghệ bơm nhiệt có thể mang lại hiệu suất năng lượng cao hơn đáng kể so với điều hòa không khí truyền thống — cung cấp năng lượng làm mát gấp hơn năm lần so với năng lượng điện tiêu thụ.
Sự trỗi dậy của hệ thống làm mát khu vực
Ở cấp thành phố, hệ thống làm mát khu vực đang ngày càng được khám phá tại các thành phố trên toàn thế giới.
Các hệ thống này làm lạnh nước tại một nhà máy trung tâm, phân phối nước để làm mát các tòa nhà xung quanh thông qua một mạng lưới đường ống ngầm, sau đó đưa nước trở lại nhà máy để làm mát lại.
Do sản xuất được tập trung, làm mát khu vực mang lại hiệu quả kinh tế theo quy mô và tiết kiệm năng lượng đáng kể so với các phương pháp làm mát từng khu vực — tiết kiệm từ 35% đến 20% điện năng so với các hệ thống điều hòa không khí truyền thống.
MHI cung cấp máy làm lạnh cho hệ thống làm mát khu vực, bao gồm cả một dự án tại Madinah, Ả Rập Xê Út.
Trọng tâm của các hệ thống này là máy làm lạnh ly tâm — về cơ bản là máy điều hòa không khí quy mô lớn, tuần hoàn chất làm lạnh giữa chất lỏng và khí để làm lạnh nước.
Các mẫu máy làm mát quy mô lớn tiên tiến từ Tập đoàn Mitsubishi Heavy Industries (MHI) đã được cung cấp cho các nhà máy làm mát khu vực tại Trung Đông và Đông Nam Á. Ví dụ, Dubai, nơi công ty đang bổ sung thêm 18 máy làm mát mới vào danh sách máy làm mát đã cung cấp trong năm 2021 cho các hệ thống bơm nước lạnh để làm mát cho các tòa nhà dân cư, thương mại, chăm sóc sức khỏe và giáo dục.
Các hệ thống làm mát khu vực cũng thường được kết hợp với hệ thống lưu trữ nhiệt, trong đó công suất dư thừa vào ban đêm được lưu trữ để sử dụng vào ban ngày. Tại khu tài chính Marina Bay của Singapore, một trong những máy làm mát do MHI cung cấp có thể được chuyển sang chế độ lưu trữ đá vào thời gian ngoài giờ cao điểm khi chi phí điện năng thấp hơn, tạo ra một bể chứa đá khổng lồ có thể làm lạnh nước suốt cả ngày.
Sự đổi mới liên tục sẽ rất quan trọng
Với việc làm mát không gian hiện là nguồn năng lượng tăng trưởng nhanh nhất từ các tòa nhà, sự đổi mới liên tục sẽ rất quan trọng.
Nhu cầu sử dụng điều hòa không khí ngày càng tăng có thể đang thử thách lưới điện, nhưng như IEA đã nói trong một báo cáo gần đây về chủ đề này, "công nghệ phù hợp Khoa học có thể mang lại sự giải thoát”.
