Die Klimaanlage hat ein Klimaproblem. Neue Technologien könnten helfen.

Diese Woche wurden die Kalifornier an eines der ärgerlichsten Paradoxe der globalen Erwärmung erinnert. Bei Temperaturen von weit über 110 Grad Fahrenheit in einigen Regionen am Dienstagabend erhielten Millionen von Tausenden der Einwohner des Staates piepende Textwarnungen, um sie darüber zu informieren, dass das Stromnetz, das unter dem Gewicht von Millionen von Klimaanlagen belastet wird, kurz vor dem Zusammenbruch steht. Sparen Sie jetzt Strom, warnte der Text, oder drohen Sie mit Stromausfällen.

Die Verbraucher haben geschont, und das Stromnetz des Staates kam relativ unbeschadet durch einen rekordverdächtigen heißen Tag. Da die Temperaturen weltweit steigen, werden immer mehr Menschen Klimaanlagen installieren müssen. Aber wie sie derzeit verkauft werden, können Klimageräte die Erderwärmung tatsächlich verschlimmern: An heißen Tagen saugen sie tonnenweise Strom aus dem Netz, und ihre chemischen Kältemittel können die Erderwärmung beschleunigen.

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Deshalb hoffen Forscher und Start-ups auf neue, hochmoderne Klimaanlagen. Die AC-Technologie hat in den letzten 100 Jahren nur „inkrementelle Verbesserungen“ erfahren, sagte Ankit Kalanki, Manager bei Third Derivative, einem Accelerator für Klimatechnologie, der vom Energie-Thinktank RMI mitbegründet wurde. “In der Innovation gab es keine Schrittveränderung.”

Die gute Nachricht ist, dass Unternehmen sich beeilen, effizientere Klimaanlagen zu entwickeln. Die Frage ist, ob sie rechtzeitig fertig werden.

In den nächsten Jahrzehnten wird die weltweite Nachfrage nach Klimaanlagen voraussichtlich sprunghaft ansteigen. Laut der Internationalen Energieagentur soll die Zahl der AC-Einheiten in Gebäuden weltweit bis 2050 5,6 Milliarden erreichen, gegenüber nur rund 2 Milliarden Einheiten heute.

Aber wenn die Klimaanlage nicht effizienzgesteigert wird, werden all diese Klimaanlagen das Stromnetz beispiellos belasten. Klimaanlagen und elektrische Ventilatoren machen bereits rund 10 Prozent des Stromverbrauchs weltweit aus. An extrem heißen Tagen sinkt die AC-Effizienz, da die Einheiten härter arbeiten müssen, um die Wärme von drinnen nach draußen zu transportieren. Während einer Hitzewelle kommen Millionen von Menschen nach Hause und schalten gleichzeitig ihre Klimaanlagen ein, irgendwo zwischen 16:00 und 21:00 Uhr Schütteln Sie Gitter wie Kalifornien.

Inzwischen ist die Schlüsselkomponente moderner Klimaanlagen – Chemikalien, die als Kältemittel bekannt sind – seit Jahrzehnten der Fluch der Atmosphäre. Klimaanlagen arbeiten, indem sie ein flüssiges Kältemittel, eine Chemikalie mit niedrigem Siedepunkt, heißer Raumluft aussetzen. Diese Wärme bewirkt, dass das Kältemittel zu Gas verdampft und die Luft kühlt. Ein Kompressor verwandelt das Kältemittel dann wieder in Flüssigkeit und wiederholt den Vorgang.

Das Problem ist, dass Kältemittel aus Klimaanlagen austreten können, sowohl während des Gebrauchs als auch häufiger, wenn die Klimaanlagen entsorgt werden. Frühe Klimaanlagen wurden größtenteils mit Fluorchlorkohlenwasserstoffen oder FCKW hergestellt, die für eine der ersten wirklich globalen Klimaängste verantwortlich waren: das Loch in der Ozonschicht. FCKW wurden durch das Montrealer Protokoll von 1987, ein internationales Abkommen zur Bekämpfung des Ozonlochabbaus, schrittweise abgeschafft und schließlich durch Fluorkohlenwasserstoffe oder HFCs ersetzt.

Aber HFKW haben ihr eigenes Problem – sie sind Treibhausgase, die kurzfristig tausendmal stärker sind als Kohlendioxid. Eine Änderung des Montrealer Protokolls sieht vor, dass HFKW bis Mitte der 2040er Jahre drastisch abgebaut werden; in der Zwischenzeit tragen sie jedoch immer noch zur globalen Erwärmung bei.

Es gibt viele Möglichkeiten, bestehende AC-Technologie effizienter zu machen. Einige neuere Klimaanlagen verwenden andere Kältemittel, wie z. B. R-32, das ein geringeres Erwärmungspotenzial für den Planeten hat als andere Fluorkohlenwasserstoffe und auch weniger Energie zum Komprimieren benötigt, wodurch Strom gespart wird. Andere Einheiten verwenden eine Technologie, die als “Kompressoren mit variabler Geschwindigkeit” bekannt ist und es der Einheit ermöglicht, mit unterschiedlichen Einstellungen zu laufen. Der Kompressor kann beschleunigen, wenn es 100 Grad Fahrenheit und Schwüle sind, oder langsamer werden, wenn es nur 85 Grad sind. Das kann helfen, Strom- und Stromrechnungen zu sparen.

Und fortschrittlichere Modelle sind gleich um die Ecke. Kalanki war einer der Leiter einer Initiative bei RMI, die als Global Cooling Prize bekannt ist und Hersteller belohnt, die erschwingliche AC-Prototypen herstellen können, die mindestens fünfmal besser für das Klima sind als bestehende Modelle. Zwei Unternehmen erhielten den Preis gemeinsam: Gree Electric Appliances und Daikin Industries. Beide verwendeten traditionelle Dampfkompressionstechnologie, jedoch mit verbesserten Kältemitteln und cleveren Designs, die die Einstellungen als Reaktion auf die Außentemperaturen ändern konnten.

Andere Unternehmen, Start-ups und Forscher untersuchen, ob sie ganz auf die Dampfkompression verzichten können. Ein Start-up namens Blue Frontier verwendet eine Flüssigkeit, die Feuchtigkeit aus der Luft saugt und in einem Tank speichert, um die Temperatur zu kontrollieren. Nach Angaben des Unternehmens könnte dieser Ansatz bis zu 60 Prozent des Stroms einsparen, der für den ganzjährigen Betrieb einer Klimaanlage erforderlich ist. Und eine Gruppe von Forschern an der Harvard University hat einen Klimaanlagen-Prototypen entwickelt, den sie coldSNAP nennen. Der Prototyp verwendet kein Kältemittel, sondern eine spezielle Beschichtung auf einem Keramikrahmen, um Wasser zu verdunsten, um den Innenraum zu kühlen, ohne der Luft Feuchtigkeit zuzuführen. “Da wir kein Dampfkompressionssystem und keine Energie haben, um zu versuchen, die Kältemittel freizusetzen und zu komprimieren, ist der Energieverbrauch dieser Systeme viel, viel geringer”, sagte Jonathan Grinham, einer der Forscher des Projekts.

Es kann Jahre dauern, bis einige dieser neuen Designs auf den Markt kommen, und wenn sie es tun, sind sie möglicherweise immer noch teurer als herkömmliche Klimaanlagen. Aber in der Zwischenzeit, sagt Kalanki, gibt es noch viele Möglichkeiten, eine effizientere Klimaanlage zu kaufen. „Es gibt Technologien, die zwei- bis dreimal effizienter sind als die gängigsten Klimaanlagen auf dem heutigen Markt“, sagte Kalanki. “Die Herausforderung besteht darin, dass die Akzeptanz sehr gering ist.” Die meisten Verbraucher, argumentiert er, schauen nur auf den Aufkleberpreis auf einer Klimaanlage und ignorieren die Tatsache, dass der Kauf einer teureren Einheit im Voraus ihnen langfristig Geld sparen könnte.

Er empfiehlt Käufern, bei der Betrachtung einer Klimaanlage auf drei Dinge zu achten: Die Art des verwendeten Kältemittels, die Effizienzklasse und ob die Einheit über einen Kompressor mit variabler Drehzahl verfügt oder nicht. Diese Metriken können den Verbrauchern sagen, ob ihr Gerät sie wahrscheinlich Tausende von Dollar an Stromrechnungen kosten wird und ob es das Problem des Klimawandels übermäßig verschärfen wird.

Letztendlich, fügte er hinzu, müsse die Regierung strengere Leistungsstandards für Klimaanlagen festlegen, damit alle Klimaanlagen auf dem Markt – nicht nur High-End-Klimaanlagen – effizient und sicher für den Planeten seien. „Es gibt Vorschriften, um den Boden für Klimaanlagen festzulegen“, sagte er. “Aber dieser Boden ist ein bisschen zu niedrig.”

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