Европа тестирует кондиционеры без единого грамма хладагента

Новое поколение охлаждающих технологий начинает переходить из лабораторий к первым испытаниям в реальных условиях. Исследователи и стартапы ищут способы охлаждать здания, не полагаясь на традиционные хладагенты.

Толчком стал стремительный рост спроса на кондиционеры в Европе, где повышение температур обнажает ограничения существующих систем и самих зданий.

Несколько новых подходов уже проходят проверку. Часть из них опирается на металлы, которые охлаждаются при растяжении и последующем расслаблении. Другие используют полупроводники, магнитные поля или чувствительные к давлению материалы для отвода тепла без химических хладагентов.

В Европе настолько жарко, что энтузиаст охлаждает горячий модем с помощью аккумуляторов холода

Большинство разработок пока на ранних стадиях, но активность указывают на стремление переосмыслить принципы охлаждения на фундаментальном уровне. Климатические условия меняются быстрее, чем способна выдержать значительная часть европейской инфраструктуры.

В конце июня в отдельных регионах температура превысила 40 градусов Цельсия, вызвав всплеск спроса на охлаждающее оборудование. Во Франции покупатели буквально прорывались в магазины за портативными кондиционерами и вентиляторами, пока не закончились запасы. По оценке Международного энергетического агентства, к 2050 году кондиционеры могут появиться у двух третей домохозяйств по всему миру.

Европа по-прежнему отстает от других рынков, где кондиционерами пользуются около 20% домохозяйств против примерно 90% в США. В Великобритании показатель ближе к 4%. Однако этот разрыв должен сократиться по мере учащения волн жары, особенно в странах, где кондиционирование исторически не было приоритетом.

Охлаждение перестало быть вопросом одного лишь комфорта. Оно влияет на продуктивность, сон и здоровье населения, особенно в периоды длительной экстремальной жары.

Исследования связывают доступ к кондиционированию с более низкой смертностью во время жары, включая оценку, согласно которой в 2019 году во всем мире удалось предотвратить почти 200 тысяч преждевременных смертей среди людей старше 65 лет.

При этом масштабирование традиционных кондиционеров создает собственный набор проблем. Большинство систем по-прежнему используют хладагенты, циркулирующие между жидким и газообразным состоянием для переноса тепла. Они эффективны, но энергозатратны и несут экологические риски. На охлаждение уже приходится около 3% глобальных выбросов парниковых газов, а спрос на электроэнергию для охлаждения к 2050 году, как ожидается, вырастет более чем втрое.

Сами хладагенты попадают под все более пристальное внимание. Широко применяемые сегодня фторированные газы при утечке могут иметь парниковый эффект в тысячи раз сильнее, чем углекислый газ. В 2024 году Евросоюз начал их поэтапный вывод из оборота.

Альтернативы вроде пропана и аммиака доступны, но приносят компромиссы, включая горючесть и токсичность. Эти ограничения подталкивают исследователей к твердотельному охлаждению, категории технологий, полностью исключающей необходимость в хладагентах. Такие системы полагаются на материалы, меняющие температуру под воздействием внешних сил, например механического напряжения, электрического тока или магнитного поля.

В Саарском университете в Германии тестируют никель-титановые сплавы, дающие охлаждающий эффект при растяжении и расслаблении. Этот процесс называют эластокалорическим охлаждением. Ранние результаты показывают, что подход способен снижать температуру в помещении на 5–10 градусов Цельсия и работать эффективнее классических систем.

Команда под руководством Пауля Моцки сотрудничает с ирландской компанией Exergyn над созданием тепловых насосов без хладагента и рассчитывает на первое внедрение в новых зданиях в ближайшие годы.

Технология может привести к сдвигу, даже к смене парадигмы, ведь она настолько отличается от устоявшихся систем охлаждения

Другие компании проверяют иные подходы. Mimic Systems тестирует полупроводниковый тепловой насос, использующий электрический ток для переноса тепла, с прототипом, установленным в квартире в Ванкувере.

Немецкая Magnotherm разрабатывает системы охлаждения на основе магнитных полей и планирует испытать их в немецкой сети супермаркетов перед выходом на рынок кондиционеров. В Великобритании кембриджский стартап Barocal работает с пластичными кристаллами, выделяющими тепло при сжатии, и привлек 10 миллионов долларов посевного финансирования.

Пока большинство этих систем не доказали работоспособность в промышленных масштабах.

Даже с новыми технологиями растущий спрос на охлаждение не решить одним оборудованием. Значительная часть европейских домов проектировалась для удержания тепла, а плотная городская застройка приводит к его накоплению.

Исследователи и политики все чаще призывают к "иерархии охлаждения", которая ставит в приоритет снижение теплового накопления за счет проектных мер вроде затенения, вентиляции и отражающих материалов, прежде чем прибегать к механическим системам.

Правда, когда температура воздуха на улице превышает 40 градусов, такие меры будут иметь мало толку.

Некоторые города уже экспериментируют с более широкими инфраструктурными решениями. Париж расширил свою сеть районного охлаждения, циркулирующую охлажденную речную воду через подземные трубы для охлаждения общественных зданий.

По словам Восвинкеля, подобные усилия отражают растущее понимание того, что адаптация к росту температур потребует более скоординированного планирования.