Agosto acaba de terminar e os danos de mais um calor recorde podem ser vistos em todos os lugares. As ondas de calor e os incêndios são um leitmotiv bem conhecido, ao qual se acrescenta gradualmente o colapso das redes eléctricas. Milhares e milhares de famílias “no escuro” devido aos efeitos da sobrecarga energética.
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 alterações 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 aumentar os gases com efeito de estufa.
Bilhões de novas unidades que consomem muita energia criarão um aumento repentino em uma das maiores fontes de demanda de eletricidade em todo o 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 o uso de ar condicionado continuar a aumentar 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 entusiasmadas 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 stock global de unidades de ar condicionado se torne muito mais eficiente, os aumentos esperados na utilização são tão grandes que a procura global de electricidade continuará a aumentar. Isto irá complicar a já proibitiva tarefa de limpar os sectores energéticos mundiais. Significa que as nações não devem apenas reformar as infra-estruturas eléctricas existentes: devem construir sistemas muito maiores do que os que alguma vez existiram e fazer tudo isso com fontes renováveis ou isentas 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 aparelhos de ar condicionado exigirão cada vez mais eletricidade para alimentá-los. É que aumentará principalmente a quantidade necessária nos horários de pico, quando as temperaturas são muito altas. Um problema já conhecido como “curva de pato” que também será causado das recargas de carros elétricos. Todos tendem a recarregar à noite, todos ligam o ar-condicionado nas horas mais quentes. Devemos reconstruir os sistemas elétricos para atender aos níveis de demanda que podem ocorrer apenas durante 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 mil milhões de unidades até 2050, aumentando a participação dos aparelhos de ar condicionado no pico da procura de electricidade 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 uma maior utilização de fontes de energia limpa, como a solar e a eólica, para reduzir as emissões indiretas de gases com efeito de estufa resultantes da utilização de aparelhos de ar condicionado.
Tabelas inteligentes - o desenvolvimento de redes cada vez mais inteligentes poderá ajudar os sistemas eléctricos a fazer face aos picos de procura de corrente alternada. Isso envolve adicionar sensores, sistemas de controle e software. Sistemas capazes de reduzir automaticamente a utilização quando a temperatura externa diminui ou quando as pessoas abandonam os espaços por longos períodos.
Alternativa fresca – O mundo também pode reduzir as emissões do ar condicionado mudando para refrigerantes alternativos. Os fabricantes têm confiado em grande parte nos hidrofluorocarbonetos, gases com efeito de estufa muito potentes que podem escapar durante o fabrico e reparação ou no final da vida útil de uma unidade.
Ao abrigo de uma alteração ao Protocolo de Montreal de 2016, as empresas e os países devem mudar cada vez mais para opções de menor impacto. Existem alguns compostos promissores conhecidos como HFOs, alguns hidrocarbonetos como o propano e até mesmo dióxido de carbono (que pelo menos tem menos efeito de aquecimento do que os refrigerantes existentes).
Os refrigerantes alternativos poderiam reduzir as emissões no equivalente a aproximadamente 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, especialmente nas zonas 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 estas boas políticas, o aumento do consumo de energia relacionado com o arrefecimento 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 para lidar com o vapor d'água, que retém o calor. Isto requer baixar a temperatura muito além do que é lido no display do ar condicionado. Só assim o vapor pode ser convertido em líquido e removido do ar.
“É incrivelmente ineficiente”, diz ele Dinca, “É muita energia e não é necessário.”
A abordagem da Transaera é baseada em uma classe de materiais altamente porosos. Eles são conhecidos como estruturas metal-orgânicas e podem ser otimizados 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 refrigeração de edifícios. A empresa estima que a tecnologia pode reduzir a energia usada para resfriar 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.
