Spis treści
Klimatyzacja domowa, biurowa i przemysłowa zasilana jest energią elektryczną, a popyt na klimatyzatory błyskawicznie rośnie. Wykorzystanie energii do chłodzenia pomieszczeń wzrosło w latach 1990 – 2016 ponad trzykrotnie. Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE) w najnowszym raporcie „Future of cooling” szacuje, że utrzymanie urządzeń klimatyzacyjnych w działaniu pochłonęło na świecie w 2016 roku ponad 2 tys. TWh energii elektrycznej.
Klimatyzacja coraz popularniejsza
Roczna światowa sprzedaż urządzeń klimatyzacyjnych wynosi około 135 mln sztuk. W użytkowaniu jest ich 1,6 mld, z czego ponad połowa w dwóch krajach – Chinach i Stanach Zjednoczonych. Klimatyzacja w USA wykorzystuje niewiele mniej energii niż potrzebuje jej w ciągu roku cała Afryka. Europejczycy są mniej skłonni do instalowania klimatyzatora. To się jednak zmienia, ponieważ rośnie zainteresowane odwracalnymi pompami ciepła, które mogą zapewnić zarówno ogrzewanie, jak i chłodzenie pomieszczeń.
Rekordzistami pod względem rozwoju rynku klimatyzatorów są i tak Chińczycy. W Chinach w błyskawicznym tempie klimatyzacja pochłania coraz więcej energii. O ile w 1990 r. było to 6,6 TWh, to w 2016 roku wyniosło już 450 TWh. Nic nie wskazuje na to, by tempo przyrostu urządzeń klimatyzacyjnych zostało w Chinach wyhamowane.
Zobacz także: Sprzęt pobierający energię czeka rewolucja
Obciążenie sieci
Klimatyzacja pomieszczeń w coraz większym stopniu przyczynia się do wykorzystania energii elektrycznej. W 2016 roku odpowiadała za 10 proc. światowego zapotrzebowania na energię – oceniła MAE.
Rosnące zapotrzebowanie na chłodzenie już teraz ogromnie obciąża systemy elektroenergetyczne w wielu krajach. Średnio w 2016 r. stanowiło około 14 proc. szczytowego zapotrzebowania, a w niektórych regionach świata jest to znacznie więcej. W USA i na Bliskim Wschodzie klimatyzacja odpowiada za ponad 70 proc. szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną w wyjątkowo upalne dni. Agencja przytacza też przykład Francji, która w 2003 roku zanotowała falę upałów z temperaturą przekraczającą 40 st. C. Zapotrzebowanie na moc wzrosło wówczas o 4 GW ponad szczytowy poziom.
Odnawialne źródła energii
Budowanie, utrzymywanie i eksploatacja mocy elektrycznych w celu zaspokojenia szczytowego zapotrzebowania na energię są bardzo kosztowne. Dobra wiadomość jest taka, że klimatyzacja idzie w parze ze słoneczną pogodą. Największe zapotrzebowanie na chłodzenie pomieszczeń jest podczas upałów, gdy elektrownie słoneczne pracują najwięcej. Pochłanianie energii przez klimatyzatory dobrze pokrywa się z produkcją energii ze słońca. Przy słonecznych, ale chłodniejszych okresach, np. pogodną jesienią, powstaje jednak spora nadwyżka energii słonecznej. Ponadto zapotrzebowanie na chłodzenie w wielu krajach utrzymuje się długo po zachodzie słońca. W rezultacie systemy elektroenergetyczne będą musiały instalować i utrzymywać duże ilości drogich, szczytowych mocy wytwórczych, wspierających OZE.
Poprawa efektywności klimatyzatorów, użycie lepszych materiałów w budownictwie, zapewnienie w budynkach odpowiedniej cyrkulacji powietrza, a także zarządzanie popytem energii mogą wpłynąć na racjonalizację zachowań konsumentów. MAE przypomina, że często stosowany w w Stanach Zjednoczonych mechanizm DSM ma przede wszystkim na celu ograniczenie zużycia energii na potrzeby chłodzenia pomieszczeń.
Zobacz także: W Niemczech 3/4 mocy dostarczą OZE
Systemowa produkcja chłodu
Jak podkreśla MAE, systemowe chłodzenie z magazynami energii zapewnić może lepszą integrację odnawialnych źródeł, ładujących „magazyn zimna” podczas intensywnej pracy systemów, np. PV.
Teoretycznie chłód może docierać do mieszkańców latem, podobnie jak ciepło systemowe zimą. W praktyce takie rozwiązania występują znacznie rzadziej. Największe systemowe chłodzenie, zasilane z trzech instalacji o mocy 690 MW, wprowadził Katar. Rozwiązanie systemowej klimatyzacji mają dwie dzielnice w regionie paryskim, częściowo Barcelona, Lizbona i Helsinki. Brakuje nie tylko powszechnych rozwiązań, ale po prostu wiedzy i praktyki.
W Polsce Veolia w Poznaniu na zasadzie trigeneracji produkuje prąd, ciepło i chłód, wykorzystując to między innymi do chłodzenia biurowca. Z kolei Laboratorium Ciepła i Chłodu stworzyło we Wrocławiu Fortum. Docelowo instalacja ma zapewniać komfort termiczny przez cały rok – w zimie będzie dostarczała ciepło, z kolei w lecie zagwarantuje chłód w upalne dni. Składa się między innymi z 36 paneli solarnych, zbiorników wody o łącznej pojemności 7 tys. litrów oraz urządzeń umożliwiających produkcję chłodu z ciepła sieciowego. Prace nad rozwojem tego rozwiązania Fortum prowadzi od 2013 roku. W pierwszej fazie projekt był testowany w Częstochowie, gdzie posiada elektrociepłownię.
Palący problem
Nie ulega wątpliwości, że globalne zapotrzebowanie na chłodzenie przestrzeni i energia potrzebna do jego dostarczenia będą rosły przez dziesięciolecia. Dostęp do chłodzenia jest ważnym problemem społecznym. Z 2,8 mld ludzi żyjących w najgorętszych częściach świata, tylko 8 proc. posiada obecnie system klimatyzacyjny, w porównaniu do 90 proc. w Stanach Zjednoczonych i Japonii.
W scenariuszu podstawowym MAE, który uwzględnia prawdopodobne efekty obecnych polityk, zapotrzebowanie na energię do chłodzenia potroi się do 2050 r. i globalne zużycie energii na ten cel sięgnie 6,2 tys. TWh. Chłodzenie staje się najsilniejszym motorem wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną w budynkach (udział 40 proc. ) i drugim najsilniejszym czynnikiem wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną ogółem (po silnikach przemysłowych). „W wartościach bezwzględnych oznacza to, że wzrost chłodzenia wymagałby dodania odpowiednika całego zapotrzebowania na energię elektryczną w Stanach Zjednoczonych i Niemczech” – oceniła MAE.
Agencja przedstawiła także scenariusz „Efektywnej klimatyzacji”, który zakłada dwukrotnie mniejszy wzrost zapotrzebowania na energię na potrzeby klimatyzacji, przy znacznej poprawie wydajności urządzeń, ich odpowiednim etykietowaniu oraz poprawie standardów budowniczych. „Doświadczenie pokazuje, że takie strategie szybko obniżają ceny bardziej wydajnych rozwiązań, bardzo często bez zauważalnego wzrostu kosztów dla konsumentów” – przekonuje w raporcie MAE.
Zobacz także: Węgiel, ropa i gaz nie znikną. Scenariusze energetyczne dla klimatu
