Agosto acaba de terminar e os danos de mais uma bateria recorde podem ser contados em todos os lugares. Ondas de calor e incêndios são um leitmotiv conhecido, ao qual se soma gradualmente o colapso das redes elétricas. Milhares e milhares de famílias "no escuro" dos efeitos da sobrecarga de energia.
Os apagões periódicos oferecem apenas uma pequena dica do que pode acontecer no futuro. O crescimento populacional, a urbanização e as temperaturas do verão triplicarão em meio século o número de aparelhos de ar condicionado instalados em todo o mundo. O total de aparelhos de ar condicionado chega a 6 bilhões, de acordo com o relatório Future of Cooling da Agência Internacional de Energia.
O ar condicionado representa um dos desafios mais insidiosos das mudanças climáticas e um dos problemas tecnológicos mais difíceis de resolver.
É óbvio: quanto mais quente o mundo, mais precisamos de resfriamento
Não é apenas uma questão de conforto, mas de saúde e sobrevivência em grande parte do mundo. No entanto, os próprios aparelhos de ar condicionado produzem calor suficiente para aumentar de forma mensurável as temperaturas urbanas e os gases de efeito estufa.
Bilhões de novas unidades famintas por energia criarão o aumento de uma das maiores fontes de demanda de eletricidade do mundo.
Sem grandes melhorias, a demanda por energia de refrigeração também triplicará, atingindo i 6.200 terawatts-hora até 2050, ou quase um quarto do consumo total de eletricidade no mundo hoje.
54,4 ° Celsius (130 graus Fahrenheit). É a temperatura mais alta já registrada na Terra. E foi gravado no mês passado, no Vale da Morte, na Califórnia. Queremos continuar assim? E ajudar no calor?
A tecnologia do ar condicionado está parada
Vejo pouco progresso no setor. Além de pequenos ganhos de eficiência, a tecnologia central dos condicionadores de ar funciona de maneira muito semelhante à de quando foi introduzida há quase um século.
"O fato de que o uso de condicionadores de ar continua aumentando enquanto o produto parece praticamente o mesmo de décadas atrás fala por si", diz ele. Romanin vence, CEO da Treau, uma startup com sede em San Francisco que desenvolve um novo tipo de bomba de calor.
"Acho que muitas pessoas ficariam empolgadas com uma mudança, mas houve apenas um progresso incremental", diz ele. E ele está certo.
Nas últimas décadas, houve melhorias muito maiores em outras tecnologias de energia (painéis solares, baterias e veículos elétricos) graças à opinião pública e à intervenção do Estado. Treau é uma das várias startups e grupos de pesquisa que agora estão tentando fazer progressos no resfriamento.
Pode não ser suficiente
Mesmo que o estoque global de unidades de ar condicionado se torne muito mais eficiente, os saltos esperados no uso são tão grandes que a demanda global de eletricidade continuará aumentando. Isso complicará a tarefa já proibitiva de limpar os setores de energia do mundo. Isso significa que as nações não precisam apenas reformar a infraestrutura elétrica existente - elas precisam construir sistemas muito maiores do que nunca e fazer tudo com fontes renováveis ou livres de emissões.
Resfriar os grandes volumes de ar quente que enchem residências, escritórios e fábricas é, e sempre será, um enorme consumo de energia.
O problema não é apenas que mais condicionadores de ar exigirão mais e mais eletricidade para alimentá-los. É que aumentará particularmente a quantidade necessária durante os horários de pico, quando as temperaturas são muito quentes. Um problema anteriormente conhecido como "curva de pato" também será causado das recargas de carros elétricos. Todos tendem a recarregar à noite, todos ligam o ar-condicionado nas horas mais quentes. Temos que construir sistemas elétricos em excesso para atender a níveis de demanda que só podem ocorrer por algumas horas ou dias por ano.
Cuidado com a Índia
O mundo verá aumentos muito maiores na demanda por condicionadores de ar em países onde a classe média está se expandindo rapidamente e onde as ondas de calor se tornarão mais comuns e severas. Em particular Espera-se que a Índia instale mais 1,1 bilhão de unidades até 2050, aumentando a participação de aparelhos de ar condicionado no pico de demanda de eletricidade do país de 10% para 45%.
como isso pode ser resolvido?
Energia limpa - A ação mais crucial deve ocorrer na rede elétrica como um todo. Precisamos de um maior uso de fontes de energia limpa, como solar e eólica, para reduzir as emissões indiretas de gases de efeito estufa decorrentes do uso de condicionadores de ar.
rede inteligente - o desenvolvimento de redes cada vez mais inteligentes pode ajudar os sistemas elétricos a lidar com os picos de demanda de corrente alternada. Isso envolve a adição de sensores, sistemas de controle e software. Sistemas capazes de reduzir automaticamente o uso à medida que a temperatura externa diminui ou quando as pessoas saem dos espaços por longos períodos.
Alternativa fresca - O mundo também pode reduzir as emissões dos condicionadores de ar mudando para refrigerantes alternativos. Os fabricantes confiam fortemente nos hidrofluorcarbonos, gases de efeito estufa muito potentes que podem escapar durante a produção e reparo ou no final da vida útil de uma unidade.
Sob uma emenda de 2016 ao Protocolo de Montreal, empresas e países devem mudar cada vez mais para opções com menos impacto. Existem alguns compostos promissores conhecidos como HFOs, alguns hidrocarbonetos como propano e até dióxido de carbono (que pelo menos tem um efeito de aquecimento menor do que os refrigerantes existentes).
Refrigerantes alternativos podem reduzir as emissões em aproximadamente o equivalente 50 bilhões de toneladas de dióxido de carbono nas próximas décadas.
Acima de tudo, eficiência
Além dessas soluções, o número crescente de condicionadores de ar operando em residências e edifícios em todo o mundo deve se tornar muito mais eficiente em termos de energia.
A tecnologia para fazer isso já existe: A melhor tecnologia disponível é duas vezes mais eficiente que os produtos atualmente em uso no mundo e três vezes melhor que os produtos mais ineficientes do mercado.
O problema é que a maioria das pessoas e empresas não pagará muito mais por sistemas mais eficientes "apenas" para ajudar a cumprir as metas climáticas globais, particularmente em áreas pobres do mundo.
Incentivos ou subsídios podem ajudar a garantir a implantação de produtos mais eficientes
Os efeitos? Óbvio
No cenário da AIE que inclui essas boas políticas, o aumento do consumo de energia relacionado ao resfriamento seria reduzido em 45% até meados do século.
Mesmo assim, no entanto, a demanda de energia ainda aumentaria em cerca de 70% em meados do século.
A obtenção de ganhos adicionais significativos pode exigir mudanças mais radicais.
Mudanças radicais
Várias startups estão tentando empurrar as coisas ainda mais.
Transaera, cofundado pelo professor de energia do MIT Mircea Dinca, está tentando melhorar significativamente a eficiência dos aparelhos de ar condicionado.
Além de resfriar o ar, as unidades convencionais dedicam enormes quantidades de energia ao tratamento do vapor de água, que retém o calor. Isso requer abaixar a temperatura muito além do que você pode ler no visor dos condicionadores de ar. Só assim o vapor pode ser convertido em líquido e removido do ar.
"É incrivelmente ineficiente", diz ele Dinca, "isso é muita energia e não é necessário."
A abordagem da Transaera é baseada em uma classe de materiais altamente porosos. São conhecidas como estruturas metal-orgânicas e podem ser otimizadas para capturar compostos específicos, incluindo água. A Transaera desenvolveu um acessório para sistemas de ar condicionado que utiliza esses materiais para reduzir a umidade do ar antes de entrar no ar condicionado. A empresa estima que este sistema melhora a eficiência energética geral em mais de 25%.
Outra pesquisa em andamento
La Sistemas SkyCool de Mountain View, Califórnia, desenvolveu espelhos de alta tecnologia que podem projetar calor nas extensões frias do espaço, explorando um fenômeno natural conhecido como resfriamento radiativo.
Colocados em telhados, esses dispositivos podem substituir ou aumentar os sistemas tradicionais de resfriamento de edifícios. A empresa estima que a tecnologia pode reduzir a energia usada para resfriar as estruturas por 10 para% 70, dependendo da configuração e do clima. SkyCool está instalando os materiais em seu quarto site comercial.
Outras startups estão explorando ideias como bombas de calor de fonte subterrânea, tecnologias de estado sólido que evitam a necessidade de gases refrigerantes e novas modificações de refrigeração.
