Tìm kiếm nguồn điều hòa không khí để không phá hủy hành tinh

Tìm kiếm nguồn điều hòa không khí (AC) để không phá hủy hành tinh
AC có tuổi đời khoảng một thế kỷ. Tiếp theo là gì?

 Ngày càng nhiều công ty khởi nghiệp đang nghiên cứu khoa học đằng sau việc làm mát. Hình ảnh Hildegarde / Getty

Giữa những đợt nắng nóng ngày càng nhiều, điều hòa nhiệt độ đã trở thành cứu cánh. Bởi vì những thiết bị này rất quan trọng để giữ cho con người mát mẻ - và bảo vệ họ khỏi thời tiết nóng bức nguy hiểm - Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) ước tính rằng có thể có hơn 5 tỷ máy điều hòa không khí trên khắp hành tinh vào năm 2050. Vấn đề là trong khi máy điều hòa không khí giữ cho mọi người được an toàn, họ cũng là một nhân tố chính góp phần vào biến đổi khí hậu.

Vì vậy, tại sao không suy nghĩ lại AC hoàn toàn?

Khoa học cơ bản về máy điều hòa không khí không thay đổi nhiều kể từ khi chúng được phát minh lần đầu tiên cách đây khoảng một thế kỷ, nhưng những thiết bị này ngày càng trở thành mối đe dọa lớn hơn đối với sự sống trên Trái đất. Hầu hết các máy điều hòa không khí hiện đại tiêu thụ một lượng lớn năng lượng, làm căng lưới điện trong những ngày hè oi ả và sử dụng các hóa chất độc hại, được gọi là chất làm lạnh, giữ nhiệt trong bầu khí quyển. Đó là lý do tại sao, cùng với rất nhiều thay đổi cấu trúc khác mà thế giới sẽ cần thực hiện để chống lại biến đổi khí hậu, một số chuyên gia cho rằng đã đến lúc thay đổi cách chúng ta làm mát ngôi nhà của mình.

“Chúng ta cần thiết kế các tòa nhà của mình theo cách tiêu thụ ít năng lượng hơn. Chúng ta cần cách nhiệt chúng tốt hơn. Chúng tôi cần thông gió cho chúng tốt hơn, ”Ankit Kalanki, một nhà quản lý tại Third Derivative, một máy gia tốc công nghệ khí hậu do tổ chức nghiên cứu bền vững RMI đồng sáng lập, giải thích. “Những chiến lược này rất quan trọng. Chúng ta có thể giảm nhu cầu điều hòa không khí ngay từ đầu, nhưng chúng ta không thể loại bỏ điều đó ”.

Cuộc đua thiết kế lại AC đã bắt đầu. IEA dự đoán rằng trong vòng ba thập kỷ tới, hai phần ba số nhà trên thế giới có thể có máy điều hòa nhiệt độ. Khoảng một nửa trong số các đơn vị này sẽ được lắp đặt chỉ ở ba quốc gia: Ấn Độ, Trung Quốc và Indonesia. Mức độ mà các máy điều hòa không khí mới này sẽ làm trầm trọng thêm bản lề của biến đổi khí hậu khi thay thế công nghệ làm mát mà chúng ta hiện đang sử dụng bằng một thứ gì đó tốt hơn. Ngay bây giờ, các ý tưởng bao gồm từ việc trang bị thêm các cửa sổ của chúng tôi đến các khái niệm xa hơn, như tấm lợp trên mái nhà phản chiếu ánh sáng mặt trời và tỏa nhiệt vào không gian. Tuy nhiên, để thành công, thế giới sẽ cần tăng cường hiệu quả của các thiết bị mà chúng ta đã có - càng nhanh càng tốt - và đầu tư vào công nghệ mới có thể tránh được một số vấn đề chính của AC.

Tác động môi trường độc hại của AC bắt nguồn từ công nghệ cốt lõi của nó: nén hơi. Công nghệ này liên quan đến một số thành phần, nhưng nhìn chung nó hoạt động bằng cách chuyển đổi chất làm lạnh được lưu trữ bên trong AC từ chất lỏng thành khí, cho phép nó hấp thụ nhiệt, loại bỏ nó khỏi phòng. Nén hơi sử dụng một lượng lớn điện năng vào những ngày nóng nhất và ngày càng có nhiều lo ngại rằng công nghệ này cuối cùng có thể áp đảo khả năng cung cấp điện của lưới điện. Và hydrofluorocarbon, chất làm lạnh hóa học mà nhiều AC sử dụng để hấp thụ nhiệt, là khí nhà kính giữ rất nhiều nhiệt trong bầu khí quyển của chúng ta khi bị rò rỉ vào không khí. Thách thức là hiện nay, AC nén hơi vẫn là một công cụ quan trọng trong các đợt nắng nóng chết người, đặc biệt là đối với các nhóm dân cư có nguy cơ cao, trẻ nhỏ, người lớn tuổi và những người có tình trạng sức khỏe nhất định.

Công nghệ chế tạo máy điều hòa không khí sạch hơn, hiệu quả hơn đã tồn tại. Hai nhà sản xuất AC lớn, Daikin và Gree Electric Appliances, đã chia sẻ giải thưởng cao nhất tại Global Cooling Prize năm ngoái, một cuộc thi quốc tế tập trung vào việc thiết kế công nghệ AC thân thiện với khí hậu. Cả hai công ty đều tạo ra AC với hiệu suất bên trong cao hơn, sử dụng chất làm lạnh ít gây hại cho môi trường hơn; các đơn vị mới có thể giảm tác động của chúng đến khí hậu xuống năm lần. Các mô hình này vẫn chưa có mặt trên thị trường - Gree có kế hoạch bắt đầu bán nguyên mẫu vào năm 2025 và Daikin nói với Recode rằng họ hy vọng sẽ sử dụng công nghệ mới trong các sản phẩm trong tương lai - nhưng IEA ước tính rằng việc sử dụng AC hiệu quả hơn có thể giảm tác động môi trường của hệ thống làm mát một nửa.

Một chiến lược khác là tăng gấp đôi máy bơm nhiệt, vốn là máy điều hòa không khí cũng hoạt động ngược lại, sử dụng nén hơi để hấp thụ và di chuyển nhiệt vào trong nhà, thay vì thải ra bên ngoài. Máy bơm nhiệt thường có giá vài nghìn đô la, mặc dù Đạo luật Giảm lạm phát bao gồm đề xuất giảm giá máy bơm nhiệt đáng kể và Tổng thống Joe Biden đã viện dẫn Đạo luật Sản xuất Quốc phòng để tăng cường sản xuất. Các chuyên gia đã lập luận rằng việc lắp đặt máy bơm nhiệt là rất quan trọng đối với một mục tiêu khí hậu quan trọng khác: chuyển đổi khỏi các lò nung chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, nguồn phát thải thậm chí còn lớn hơn cả việc làm mát. Chén thánh của HVAC sẽ là một máy bơm nhiệt có thể cung cấp cả sưởi ấm và làm mát nhưng không phụ thuộc vào quá trình nén hơi.

“Máy bơm nhiệt là một công nghệ quan trọng trong việc giảm tiêu thụ năng lượng của chúng ta, nâng cao độ tin cậy của lưới điện và sử dụng năng lượng tái tạo, giảm lượng khí thải, giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào các nguồn năng lượng nước ngoài, và