Μια νέα γενιά κλιματιστικών που λειτουργούν χωρίς καθόλου ψυκτικά αέρια δοκιμάζεται ήδη σε ευρωπαϊκά ερευνητικά κέντρα και πιλοτικές εγκαταστάσεις, ανοίγοντας τον δρόμο για μια διαφορετική εποχή στην ψύξη κατοικιών και κτιρίων.
Οι τεχνολογίες αυτές βρίσκονται ακόμη σε πειραματικό στάδιο, όμως οι επιστήμονες θεωρούν ότι μέσα στα επόμενα χρόνια θα μπορούσαν να αλλάξουν ριζικά τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν τα κλιματιστικά και οι αντλίες θερμότητας, καταργώντας τα ψυκτικά αέρια που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Η ανάγκη για νέες λύσεις γίνεται ολοένα πιο επιτακτική. Τα κύματα καύσωνα στην Ευρώπη γίνονται συχνότερα και εντονότερα, ενώ στα τέλη Ιουνίου οι θερμοκρασίες ξεπέρασαν τους 40 βαθμούς Κελσίου σε αρκετές περιοχές.
Σε χώρες όπως η Γαλλία καταγράφηκαν ακόμη και σκηνές συνωστισμού σε καταστήματα, καθώς οι καταναλωτές έσπευσαν να αγοράσουν φορητά κλιματιστικά και ανεμιστήρες πριν εξαντληθούν τα αποθέματα.
Tα ποσοστά των νοικοκυριών που διαθέτουν κλιματιστικά
Σήμερα περίπου το 20% των ευρωπαϊκών νοικοκυριών διαθέτει κλιματισμό, έναντι περίπου 90% στις Ηνωμένες Πολιτείες. Στο Ηνωμένο Βασίλειο το ποσοστό είναι μόλις 4%, όμως οι ειδικοί εκτιμούν ότι η ζήτηση θα αυξάνεται συνεχώς λόγω της κλιματικής αλλαγής.
Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας (IEA), έως το 2050 περίπου τα δύο τρίτα των νοικοκυριών παγκοσμίως ενδέχεται να διαθέτουν κάποιο σύστημα κλιματισμού.
Πώς λειτουργούν τα σημερινά κλιματιστικά
Τα συμβατικά κλιματιστικά χρησιμοποιούν ψυκτικά αέρια, γνωστά ευρύτερα ως φρέον, τα οποία κυκλοφορούν συνεχώς μέσα σε κλειστό κύκλωμα.
Το ψυκτικό υγρό εξατμίζεται απορροφώντας θερμότητα από το εσωτερικό του σπιτιού και στη συνέχεια συμπιέζεται από τον συμπιεστή του κλιματιστικού. Έπειτα μεταφέρεται στην εξωτερική μονάδα, όπου αποβάλλει τη θερμότητα στο περιβάλλον και επανέρχεται σε υγρή μορφή για να επαναλάβει τον κύκλο.
Η τεχνολογία αυτή είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική, όμως παρουσιάζει δύο σημαντικά μειονεκτήματα. Αφενός καταναλώνει μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας και αφετέρου χρησιμοποιεί ψυκτικά αέρια που, εάν διαρρεύσουν στην ατμόσφαιρα, έχουν εξαιρετικά υψηλό δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη.
Ορισμένα από τα φθοριούχα αέρια που χρησιμοποιούνται σήμερα προκαλούν φαινόμενο του θερμοκηπίου έως και χιλιάδες φορές ισχυρότερο από εκείνο του διοξειδίου του άνθρακα.
Για τον λόγο αυτό, η Ευρωπαϊκή Ένωση αποφάσισε από το 2024 τη σταδιακή κατάργησή τους. Μέσα στα επόμενα χρόνια, τα νέα κλιματιστικά και οι αντλίες θερμότητας που βασίζονται σε αυτά τα αέρια δεν θα μπορούν πλέον να διατίθενται στην ευρωπαϊκή αγορά.
Αν και υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις, όπως το προπάνιο και η αμμωνία, παρουσιάζουν επίσης μειονεκτήματα, καθώς το πρώτο είναι εύφλεκτο και η δεύτερη τοξική.
Η νέα φιλοσοφία: ψύξη χωρίς αέρια
Οι ερευνητές στρέφονται πλέον στις λεγόμενες τεχνολογίες στερεάς κατάστασης (solid-state cooling).
Αντί να χρησιμοποιούν κάποιο αέριο που αλλάζει από υγρή σε αέρια μορφή, αξιοποιούν ειδικά στερεά υλικά τα οποία αλλάζουν θερμοκρασία όταν υποβάλλονται σε μηχανική πίεση, ηλεκτρικό ρεύμα ή μαγνητικό πεδίο.
Με τον τρόπο αυτό η θερμότητα μεταφέρεται από το εσωτερικό προς το εξωτερικό του κτιρίου χωρίς τη χρήση ψυκτικού υγρού.
Οι ειδικοί εκτιμούν ότι αυτή η προσέγγιση μπορεί να μειώσει σημαντικά τόσο την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας όσο και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της ψύξης.
Το κράμα νικελίου-τιτανίου που κρυώνει όταν διαστέλλεται
Μία από τις πιο ενδιαφέρουσες τεχνολογίες αναπτύσσεται στο Πανεπιστήμιο του Ζάαρλαντ στη Γερμανία.
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ειδικά κράματα νικελίου και τιτανίου, γνωστά και ως κράματα «μνήμης σχήματος».
Πρωτότυπο σύστημα ελαστοθερμικής ψύξης που χρησιμοποιεί στοιχεία από κράμα νικελίου-τιτανίου © Χ.com
Όταν το υλικό τεντώνεται (διαστέλλεται), θερμαίνεται ελαφρώς. Όταν όμως απελευθερώνεται με ελεγχόμενο τρόπο, απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον και ψύχεται. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ελαστοθερμική ψύξη (elastocaloric cooling).
Επαναλαμβάνοντας συνεχώς αυτή τη διαδικασία, μπορεί να δημιουργηθεί ένα σύστημα κλιματισμού χωρίς συμπιεστή και χωρίς ψυκτικά αέρια.
Τα πρώτα πειράματα δείχνουν ότι η τεχνολογία μπορεί να μειώνει τη θερμοκρασία ενός χώρου κατά 5 έως 10 βαθμούς Κελσίου, ενώ ενδέχεται να είναι και αποδοτικότερη ενεργειακά από τα σημερινά κλιματιστικά.
Η ερευνητική ομάδα συνεργάζεται ήδη με την ιρλανδική εταιρεία Exergyn για την ανάπτυξη αντλιών θερμότητας νέας γενιάς και εκτιμά ότι οι πρώτες εμπορικές εφαρμογές σε νέα κτίρια θα μπορούσαν να εμφανιστούν μέσα στα επόμενα χρόνια.
Άλλες τεχνολογίες βρίσκονται υπό ανάπτυξη
Παράλληλα, αρκετές εταιρείες δοκιμάζουν διαφορετικές προσεγγίσεις.
Η Mimic Systems αναπτύσσει αντλίες θερμότητας που χρησιμοποιούν ημιαγωγούς και ηλεκτρικό ρεύμα για τη μεταφορά θερμότητας, χωρίς μηχανικά κινούμενα μέρη. Ήδη λειτουργεί πιλοτικό σύστημα σε διαμέρισμα στον Καναδά.
Η γερμανική Magnotherm αξιοποιεί μαγνητικά πεδία για την παραγωγή ψύξης και σχεδιάζει δοκιμές σε αλυσίδα σούπερ μάρκετ πριν επεκταθεί στην αγορά των κλιματιστικών.
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η εταιρεία Barocal αναπτύσσει συστήματα που βασίζονται σε ειδικούς πλαστικούς κρυστάλλους, οι οποίοι μεταβάλλουν τη θερμοκρασία τους όταν συμπιέζονται και αποσυμπιέζονται.
Θα αντικαταστήσουν σύντομα τα σημερινά κλιματιστικά;
Οι ειδικοί εμφανίζονται αισιόδοξοι, αλλά επισημαίνουν ότι όλες αυτές οι τεχνολογίες βρίσκονται ακόμη σε πρώιμο στάδιο και δεν έχουν δοκιμαστεί σε μεγάλη κλίμακα.
Για να περάσουν στην αγορά θα χρειαστούν σημαντικές επενδύσεις, συνεργασίες με μεγάλες βιομηχανίες και αρκετά χρόνια δοκιμών ώστε να αποδειχθεί η αξιοπιστία και η ανθεκτικότητά τους.
Παράλληλα, οι επιστήμονες τονίζουν ότι η αντιμετώπιση των ολοένα υψηλότερων θερμοκρασιών δεν μπορεί να βασιστεί μόνο σε νέα κλιματιστικά.
Προτείνουν τα νέα κτίρια να σχεδιάζονται έτσι ώστε να θερμαίνονται λιγότερο, με καλύτερη σκίαση, φυσικό αερισμό, ανακλαστικά υλικά στις στέγες και τις προσόψεις, καθώς και περισσότερο πράσινο στις πόλεις.
Ορισμένες ευρωπαϊκές πόλεις προχωρούν ήδη και σε πιο φιλόδοξες λύσεις. Στο Παρίσι, για παράδειγμα, επεκτείνεται το δίκτυο τηλεψύξης, μέσω του οποίου κρύο νερό διοχετεύεται σε υπόγειους αγωγούς και χρησιμοποιείται για την ψύξη δημόσιων κτιρίων, μειώνοντας την ανάγκη για χιλιάδες ανεξάρτητα κλιματιστικά.
Αν οι τεχνολογίες στερεάς κατάστασης αποδειχθούν αξιόπιστες και οικονομικά βιώσιμες, θα μπορούσαν μέσα στην επόμενη δεκαετία να αποτελέσουν μία από τις σημαντικότερες αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο ψύχονται τα κτίρια, συνδυάζοντας χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας με πολύ μικρότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
