Máy điều hòa không khí đã gần 100 tuổi, nhưng nó vẫn chưa phát triển nhiều, công nghệ về cơ bản giống như ngày nó được phát minh.

Tuy nhiên, máy điểu hòa không khí đã thay đổi cuộc sống của chúng ta, khiến con người có thể phát triển mạnh ở những nơi mà sức nóng sẽ khiến cuộc sống không thể chịu đựng được.

Điều hòa cũng rất cần thiết cho các doanh nghiệp và công nghệ nhờ vào việc có thể kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, chẳng hạn như các máy chủ internet

Nhưng tất cả điều này đều phải trả giá: Việc làm mát không khí chịu trách nhiệm cho 10% lượng điện tiêu thụ của hành tinh, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế.

Và khi thế giới nóng lên, nhu cầu về máy điều hòa sẽ chỉ tăng lên, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Điều này, sẽ làm tăng tác động của các thiết bị làm mát đối với khí hậu, do đó làm Trái đất nóng lên và tạo ra một vòng luẩn quẩn.

Công nghệ hiện tại không bền vững. Đó là lý do tại sao một liên minh mới do chính phủ Ấn Độ dẫn đầu và Viện Rocky Mountain của Mỹ (RMI), một tổ chức nghiên cứu môi trường phi lợi nhuận đã đưa ra Giải thưởng làm mát toàn cầu, một cuộc thi trị giá 1 triệu đô la để thiết kế hệ thống làm mát không khí thế hệ tiếp theo.

“Máy điều hòa không khí gia đình đầu tiên được đưa ra thị trường vào năm 1926 bởi Willis Carrier, đã chết từ lâu”, giám đốc điều hành của RMI, Iain Campbell, nói trong một cuộc phỏng vấn qua điện thoại.

“Nếu chúng tôi đưa ông ấy trở lại cuộc sống và cho ông ấy xem sản phẩm điều hòa không khí ngày nay, ông ấy không chỉ biết nó là gì, mà còn có thể cho bạn biết nó hoạt động như thế nào.”

Giải thưởng

Có 1,2 tỷ chiếc điều hòa không khí được lắp đặt ngày ngày nay, nhưng con số đó sẽ tăng lên 4,5 tỷ vào năm 2050, theo một báo cáo RMI.

“Tác động của việc gia tăng số lượng điều hòa không khí đối với nhu cầu điện sẽ rất lớn”, Campbell, người đồng tác giả báo cáo cho biết.

“Vấn đề nan giải là sẽ phải trả giá về mặt môi trường mà chúng ta không thể chi trả được. Đó là một mối đe dọa khí hậu mà bạn không thấy nhiều ở quá khứ, nhưng khi bạn nhìn vào những gì ở trước mắt, tác động rất lớn,”

Giải thưởng làm mát toàn cầu đưa ra các hướng dẫn cụ thể cho những người tham gia, người được giao nhiệm vụ thiết kế một giải pháp làm mát ít tác động đến khí hậu hơn gấp 5 lần so với những chiếc điều hòa phổ biến hiện nay, có nghĩa là họ có thể giúp chống lại tác động môi trường từ nhu cầu tăng trưởng dự kiến.

Để hiệu quả, các thiết kế được phép có giá đắt hơn so với máy điều hòa hiện tại (mặc dù không quá gấp hai lần). Về lý thuyết, giá cao hơn sẽ được bù đắp bằng chi phí vận hành rẻ hơn. “Nếu một công nghệ đắt gấp đôi nhưng chỉ mất một phần tư tiền điện, việc hoàn vốn đơn giản là khoảng hai năm rưỡi”, Campbell giải thích.

Những người tham gia phải tuân thủ bảy quy tắc bổ sung, hầu hết được thiết kế để ngăn chặn những gì Campbell gọi là “hậu quả không lường trước được”, như sử dụng quá nhiều nước hoặc khoáng chất đất hiếm, cũng như những hạn chế về đốt nhiên liệu và cách nhiệt.

Những người chấm giải đã đưa ra danh sách tám người vào chung kết, hiện sẽ xây dựng các nguyên mẫu hoạt động sẽ được thử nghiệm cả trong phòng thí nghiệm lẫn trong điều kiện thực tế tại một khu chung cư ở Delhi.

“Chúng tôi sẽ thực hiện bài kiểm tra 60 ngày vào lúc cao điểm của mùa hè Delhi,” Campbell nói. “Ấn Độ sẽ là thị trường lớn nhất về điều hòa nhiệt độ trong vòng 30 năm tới, từ dưới 14 triệu chiếc hiện nay lên (gần) một tỷ chiếc vào năm 2050. Ấn Độ sẽ cần phải tăng gấp đôi quy mô hệ thống điện để đạt được điều đó.”

Vòng chung kết

Cuộc thi đã thu hút hơn 2.100 người tham gia từ 95 quốc gia. Từ một danh sách dài gồm 139 đội, tám người vào chung kết đã được trao 200.000 đô la để phát triển các nguyên mẫu và gửi chúng đến Ấn Độ để thử nghiệm vào mùa hè năm 2020.

Ba trong số tám người vào chung kết đến từ Ấn Độ, ba người đến từ Mỹ và một người đến từ Anh và Trung Quốc. “Chúng tôi có ba nhà sản xuất lớn, một trường đại học với công nghệ rất tiên tiến và sau đó là bốn đơn vị nhỏ hơn ở ngoài ngành với một số cách tiếp cận rất mới lạ và khác biệt,” Campbell nói.

Các thiết kế đề xuất sử dụng một loạt các công nghệ, từ nén hơi đến làm mát bay hơi. Barocal, một công ty khởi nghiệp spin-out của Đại học Cambridge, sử dụng các công nghệ làm mát trạng thái rắn thay vì chất làm lạnh lỏng truyền thống có thể bị rò rỉ theo thời gian.

Trong khi đó, một đề xuất từ Kraton, một công ty kỹ thuật hóa học Texan, chỉ đơn giản là sử dụng nước, hoàn toàn loại bỏ thành phần cơ học chính của máy điều hòa không khí, máy nén, để làm cho thiết kế có thể mở rộng hơn với giá cả phải chăng.

Những người tham gia khác tập trung vào những hạn chế của máy điều hòa không khí hiện tại, chẳng hạn như thiếu kiểm soát cả nhiệt độ lẫn độ ẩm. Thiết kế được công ty khởi nghiệp M2 Thermal Solutions của Mỹ đề xuất, cho phép người dùng đặt cả nhiệt độ cụ thể và mức độ ẩm trong phòng.

Thật khó để nói những chiếc máy mới được đề xuất này sẽ trông như thế nào trước khi các nguyên mẫu thực tế được chế tạo, nhưng chúng sẽ ra mắt với tính thẩm mỹ mới, vì hầu hết các thiết kế lọt vào danh sách dựa trên công nghệ khác biệt cơ bản so với các thiết bị truyền thống.

Các thách thức

Người chiến thắng chung cuộc, được công bố vào tháng 11/2020, sẽ được trao 1 triệu đô la tiền thưởng. Đây là khi thử thách thực sự bắt đầu: thuyết phục thế giới rằng máy điều hòa không khí truyền thống cần được thay thế.

“Ngành công nghiệp A / C hiện tại trị giá hơn 100 tỷ đô la và có chuỗi giá trị được thiết lập tốt, từ sản xuất, phân phối đến hỗ trợ sau bán hàng”, phó chủ tịch cấp cao của Kraton, Vijay Mhetar, cho biết trong email.

“Bất kỳ thiết kế mới nào cũng cần phải có những rào cản tối thiểu cho việc chấp nhận của khách hàng và thiết lập một chuỗi cung ứng tương tự.”

Theo Xavier Moya từ Barocal và Đại học Cambridge, thách thức chính là thuyết phục mọi người mua một chiếc điều hòa dựa trên hiệu suất và tác động khí hậu, thay vì chỉ vì giá của nó. “Sự thay đổi trong nhận thức của người tiêu dùng cũng có thể được hỗ trợ bằng cách giảm dần việc bán các thiết kế không bền vững với môi trường”, ông nói thêm trong một email.

Nhưng tại sao điều hòa lại thay đổi quá ít kể từ khi được phát minh trở lại vào năm 1902? Theo Ryan Melsert, Giám đốc điều hành của vòng chung kết M2 Thermal Solutions, có thể là do thái độ “khuất mắt”.

“Các hệ thống này ở xung quanh chúng ta, trong tủ và tầng hầm, trong các phòng tiện ích của các doanh nghiệp, dưới mui xe,” ông nói trong một email. “Nhưng bởi vì chúng hiếm khi được nhìn thấy, khách hàng rất khoan dung với sự thiếu đổi mới này.”

Trong thế kỷ qua, phần lớn các khoản đầu tư vào ngành đã làm cho các thiết kế truyền thống trở nên rẻ hơn, Vijay Mhetar nói, mặc dù mô hình trên thị trường hiện nay đã tốt nhất chỉ có hiệu quả về mặt lý thuyết, tỷ lệ giảm sử dụng năng lượng ở mức 14 %. Đó là mức thấp so với các công nghệ hiệu quả hơn như chiếu sáng và pin mặt trời, ngày nay đạt được tương ứng 67% và 28%, theo báo cáo của RMI.