Jak klimatyzacja niszczy system elektroenergetyczny?

Błędne koło

Ostrzeżenia o upałach, które wskazują na niebezpieczne warunki dla zdrowia ludzkiego, pojawiają się na całym świecie - od Chin, gdzie temperatury niedawno wzrosły powyżej 50°C, do Tokio i południowo-zachodnich regionów Stanów Zjednoczonych. W Europie fala upałów wywołała pożary, zaburzyła działanie sieci komórkowej i spowodowała gwałtowny wzrost zgonów. 

Ekstremalne upały mają również duże konsekwencje dla globalnych systemów energetycznych. Rekordowo wysokie temperatury zwiększają zapotrzebowanie na klimatyzację i prowadzą do wzrostu zużycia energii elektrycznej, co może skutkować błędnym kołem zwiększających się emisji gazów cieplarnianych, które z kolei powodują jeszcze większe ocieplenie klimatu. By sprostać temu zapotrzebowaniu i ochronić się przed blackoutami wiele krajów uruchamia generacje ze starych elektrowni. Na przykład w czerwcu w Chinach tylko jedna elektrownia spaliła około 800 ton węgla w zaledwie godzinę, aby pomóc mieszkańcom Szanghaju utrzymać włączone klimatyzatory. W obliczu temperatur bliskich 50°C dostęp do klimatyzacji niejednokrotnie ratuje życie.

Przy nadal podwyższonych cenach energii z powodu globalnego kryzysu energetycznego, ludzie często płacą ponad dwa razy więcej niż powinni, ponieważ dodatkowo ich klimatyzatory są mało wydajne. Jest wiele rozwiązań, które mogą złagodzić zarówno wyższe zużycie energii, jak i koszty dla konsumentów, od zaostrzenia norm dotyczących jednostek klimatyzacyjnych do nowych programów zachęt od operatorów sieci. W miarę starań rządów by uczynić systemy energetyczne świata bardziej zrównoważonymi, należy wziąć pod uwagę konsekwencje rosnącego zapotrzebowania na chłodzenie - i skorzystać z okazji, aby zainwestować więcej w efektywność energetyczną w tym krytycznym czasie.

Nieświadomość konsumentów

Dane pokazują, że ekstremalne upały powodują zwiększenie zapotrzebowania na klimatyzację. Średnie dzienne temperatury utrzymujące się na poziomie 30°C zwykle powodują wzrost sprzedaży klimatyzacji o około 16% w skali tygodnia. W obecnym okresie globalnych upałów, w internecie szukano klimatyzatorów bardziej niż kiedykolwiek wcześniej. Liczba wyszukań tej frazy w Google wzrosła o 25% w skali świata w porównaniu z przeciętnymi wartościami dla okresu letniego z ostatniej dekady. Zapotrzebowanie rośnie najszybciej w gospodarkach rozwijających się, gdzie mniej gospodarstw domowych posiada klimatyzację. W Stanach Zjednoczonych i Japonii ponad 90% gospodarstw domowych jest już wyposażonych w takie urządzenia, podczas gdy w Azji Południowo-Wschodniej tylko 15%. W Indiach i Afryce liczba ta to 5%. Tylko jedna na dziesięć osób żyjących w najgorętszych obszarach świata ma dostęp do klimatyzacji lub innych opcji urządzeń chłodzących w swoich domach.

Klimatyzacja latem na przykładzie Teksasu i Indii

Jak wynika z najnowszego raportu Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) na temat rynku energii elektrycznej, lato 2023 roku będzie kolejnym testem wytrzymałości infrastruktury elektroenergetycznej. Chłodzenie stanowi około 10% globalnego zapotrzebowania na energię elektryczną. W krajach o cieplejszym klimacie może to spowodować wzrost zapotrzebowania na energię o ponad 50% w okresie letnim. W najgorętszych regionach, sieć musi pokryć podwójne zapotrzebowanie na energię elektryczną w porównaniu z miesiącami o łagodniejszej temperaturze, a samo chłodzenie może odpowiadać za ponad 70% zapotrzebowania na energię szczytową. Potrzeba rośnie z roku na rok. Można to prześledzić na poniższych wykresach, porównujących dzienne zużycie energii, a wartość temperatury odnotowaną w Indiach i Teksasie. Analizowane okresy czasowe to maj i czerwiec 2019 i 2023.

Dzienne zużycie energii elektrycznej a wartość temperatury w Teksasie (po lewo) i Indiach (po prawo), źródło: IEA

Im bardziej rosną temperatury, tym więcej osób korzysta z klimatyzacji. W Teksasie każdy wzrost średniej dziennej temperatury powyżej 24°C powoduje wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną o około 4%. W Indiach, gdzie wskaźnik posiadania klimatyzatorów jest niższy, ten sam wzrost temperatury powoduje wzrost zapotrzebowania o 2%. Sieci energetyczne zarówno w Indiach, jak i w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych, w ciągu ostatnich dwóch miesięcy osiągnęły rekordowe poziomy zapotrzebowania szczytowego, podobnie jak w 10 innych krajach, w tym w Brazylii, Chinach, Kolumbii, Japonii, Malezji i Tajlandii.

Czas działania

W obliczu rosnącego nacisku na sieci energetyczne w okresach gorąca, operatorzy muszą podjąć odpowiednie kroki w celu złagodzenia obciążenia. Na świecie wypróbowano już różne rozwiązania. Najlepiej sprawdza się tzw. "reakcja na zapotrzebowanie". Może ona przyjąć formę dobrowolnego ograniczenia zużycia energii przez konsumentów w sytuacjach kryzysowych - lub w zamian za rekompensatę finansową. 

Na przykład w Teksasie, gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną osiągnęło rekordowo wysoki poziom w czerwcu, operatorzy sieci coraz częściej korzystali z programów reakcji na zapotrzebowanie i opcji zwiększania elastyczności energetycznej. W tym roku uczestnicy programu mogli liczyć na 20-krotnie wyższe wynagrodzenia niż w roku ubiegłym. 

Korea rozpoczęła nowy program pilotażowy w grudniu 2022 roku, w którym inteligentne urządzenia automatycznie reagują na prośby o zmniejszenie zapotrzebowania na energię elektryczną w zależności od warunków sieci. Zastosowanie takiego systemu przyniosło w tym roku 24% poprawę oszczędności energii. Wybory konsumentów również odgrywają rolę. Według najnowszych danych rynkowych, najchętniej kupowane są klimatyzatory o sprawności o połowę mniejszej od wydajności tych najlepszych urządzeń dostępnych na rynku. Tak jest w każdym regionie świata, a przecież wybór bardziej wydajnego modelu nie zawsze wiąże się z wyższą ceną. Poniżej prezentujemy wykres ukazujący tą zależność. 

Ilość zakupów danej jednostki, a jej sprawność, źródło: IEA

W Tajlandii za kwotę 350 dolarów można kupić klimatyzację o bardzo niskiej wydajności lub jednostkę, która jest o 50% bardziej wydajna (za tę samą kwotę). Zakup urządzenia chłodzącego o wyższej sprawności może zredukować rachunek za energię elektryczną o połowę, co przynosi oszczędności do 2000 dolarów przez cały okres użytkowania urządzenia. Taki wzorzec nie jest charakterystyczny tylko dla Tajlandii i można go zaobserwować na rynkach w większości krajów świata. 

Źródło: IEA