Naukowcy z Uniwersytetu Hawajskiego w Mānoa, we współpracy z ekspertami ze Szkoły Oceanu i Nauk o Ziemi i Technologii (SOEST), opracowali nową, opartą na fizyce metrykę nazwaną „efektywnymi stopniodniami chłodzenia”. Ma ona na celu dokładniejsze szacowanie zapotrzebowania na energię dla systemów klimatyzacji i chłodnictwa, uwzględniając zarówno temperaturę, jak i wilgotność powietrza. Ich badanie, opublikowane w „Nature Communications”, wskazuje na niedokładności w dotychczasowym, powszechnie stosowanym wskaźniku stopniodni chłodzenia (CDD).
Dlaczego dotychczasowy wskaźnik jest niedokładny?
Dotychczasowa metoda szacowania zapotrzebowania na chłodzenie, oparta wyłącznie na temperaturze, zakłada, że każdy stopień ciepła wymaga tej samej ilości energii do schłodzenia, niezależnie od warunków. Jak wyjaśnia Jake Casselman, badacz z SOEST, ignoruje to fakt, że efektywność systemów chłodniczych spada wraz ze wzrostem temperatury, a wilgotność dodatkowo pogarsza sytuację. System musi bowiem zużywać energię na usuwanie wilgoci z powietrza, a nie tylko na obniżanie temperatury. Stosowanie starej metryki prowadzi do zawyżania zapotrzebowania na chłodzenie w niektórych regionach i zaniżania w innych. Analiza danych z Ameryki Północnej wykazała, że efektywność chłodzenia spada o 2-4% na dekadę od 1971 roku.
Jak działa nowy wskaźnik efektywnych stopniodni chłodzenia?
Nowa metryka efektywnych stopniodni chłodzenia (ECDD) precyzyjnie uwzględnia, jak efektywność systemu chłodniczego zmienia się wraz z temperaturą i wilgotnością. W jej modelu zastosowano uproszczony schemat cyklu chłodniczego, który pozwala oszacować, jak wydajnie system może usuwać ciepło w różnych warunkach atmosferycznych. Jest to kluczowe dla firm energetycznych, operatorów sieci, planistów energetycznych i inżynierów, którzy wykorzystują te szacunki do prognozowania zapotrzebowania na energię elektryczną. Błędne dane mogą skutkować nieodpowiednim planowaniem mocy wytwórczych lub niedoszacowaniem ryzyka dla sieci podczas fal upałów.
Wpływ wilgotności i prognozy dla Ameryki Północnej
Naukowcy zastosowali nową metrykę do 50-letnich danych pogodowych z Ameryki Północnej oraz do projekcji z 19 modeli klimatycznych, aby ocenić przyszłe zmiany. Okazało się, że wilgotność ma znaczący wpływ. W regionach suchych, takich jak pustynny południowy zachód, suchsze powietrze kompensuje wyższe temperatury, utrzymując efektywność na stałym poziomie, a nawet ją poprawiając. Natomiast w regionach wilgotnych, ciepło i wilgoć wzajemnie się potęgują, co sprawia, że obciążenie energetyczne jest znacznie większe niż sugerowałaby sama temperatura. Wyniki wskazują, że najbardziej znaczące wzrosty zapotrzebowania na chłodzenie w przyszłości czekają regiony północno-zachodnie, Wielkie Jeziora i środkowoatlantyckie. W niektórych obszarach sieci energetycznej zapotrzebowanie na energię elektryczną związaną z chłodzeniem może ponad dwukrotnie wzrosnąć do połowy stulecia w scenariuszu wysokich emisji.
Opracowano na podstawie informacji rynkowych: Atlantic. Inspiracja źródłowa: Cooling Post.
