Ακριβώς στις 29 Νοεμβρίου 2019 , το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο ενέκρινε ψήφισμα που κήρυξε μια κλιματική και περιβαλλοντική έκτακτη ανάγκη στην Ευρώπη και σε παγκόσμια κλίμακα, ελπίζοντας, εκτός από άλλα πράγματα, η Επιτροπή να εγγυηθεί ότι όλες οι σχετικές νομοθετικές και ισορροπημένες προτάσεις ήταν πλήρως σύμφωνες με τον στόχο περιορισμού της υπερθέρμανσης του πλανήτη σε λιγότερο από 1,5ºC
Σχεδόν ένα χρόνο αργότερα, τον Σεπτέμβριο του 2020, το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο ζήτησε να μειωθούν οι εκπομπές θερμοκηπίου κατά 60% εντός του 2030, αντί κατά 55% όπως πρότεινε η Επιτροπή. Η τύχη αυτού του αιτήματος δεν είναι ακόμη γνωστή, αλλά είναι ένας δείκτης μιας πιθανής αυστηροποίησης των κλιματικών νόμων και των κατάλληλων μέτρων για την επίτευξη κλιματικών στόχων. Τι σημαίνει αυτό για την ψύξη; Επί του παρόντος, μια διαδικασία αναθεώρησης του κανονισμού για τα φθοριούχα αέρια βρίσκεται σε εξέλιξη και σε αυτό το πολιτικό κλίμα είναι δύσκολο να πιστέψει κανείς ότι μπορεί να παραμείνει αμετάβλητος, ενώ είναι θεμιτό να αναμένουμε κάποιες αλλαγές που μπορούν να επιταχύνουν τη μείωση των εκπομπών του τομέα. Στην πρώτη εκδήλωση για τα φυσικά ψυκτικά που διοργάνωσε τον Σεπτέμβριο η ATMOsphere, ο καθ. Ο Michael Kauffeld – Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik (IKKU) του Πανεπιστημίου της Καρλσρούης απαρίθμησε τρεις τρόπους για την πιθανή συνεργασία της ψύξης στη μείωση των εκπομπών:
-
Μείωση των έμμεσων εκπομπών, που προκαλούνται από την κατανάλωση ενέργειας
-
Αύξηση της συσσώρευσης θερμικής ενέργειας
-
Μείωση των έμμεσων εκπομπών
Μείωση των έμμεσων εκπομπών: περισσότερη απόδοση, περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας
Στην τελευταία έκθεση «World Energy Outlook» του IEA (Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας) διαβάζουμε: «Μια καθαρή αύξηση της απόδοσης είναι το πιο σημαντικό στοιχείο για να οδηγήσει τον κόσμο προς το σενάριο βιώσιμης ανάπτυξης. Η επιδίωξη όλων των οικονομικά κερδοφόρων ευκαιριών βελτίωσης της απόδοσης μπορεί να μειώσει την παγκόσμια ενεργειακή ένταση πάνω από 3% κάθε χρόνο. Οι καινοτόμες προσεγγίσεις περιλαμβάνουν επίσης τη χρήση ψηφιακών εργαλείων για τη μετατόπιση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας σε ώρες της ημέρας με υψηλή ένταση εκπομπών, τη μείωση των λογαριασμών ηλεκτρικής ενέργειας για τους καταναλωτές και τη συμμετοχή στην εξισορρόπηση των συστημάτων, συμβάλλοντας παράλληλα στη μείωση των εκπομπών». Ωστόσο, η ενεργειακή απόδοση από μόνη της δεν επαρκεί για την επίτευξη των στόχων. Είναι θεμελιώδες να μετατοπιστεί το μοντέλο παραγωγής ενέργειας προς μια πιο πράσινη παραγωγή από την τρέχουσα και αυτό βασίζεται ουσιαστικά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Στην πρόσφατη έκθεση του IRENA με τίτλο «Φτάνουμε στο μηδέν με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας» διαβάζουμε: «Οι ΑΠΕ, μαζί με τη μείωση της κατανάλωσης και την ενεργειακή απόδοση μπορούν να φτάσουν στο 80% του CO2 στη μείωση εκπομπών». Τα συστήματα ψύξης και κλιματισμού και οι αντλίες θερμότητας βασίζονται, ώστε να λειτουργούν, στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας που, εάν παράγεται από ανανεώσιμες πηγές, συμβάλλει στις εκπομπές CO 2 στην ατμόσφαιρα. Η μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας – με άλλα λόγια η αύξηση της απόδοσης των συστημάτων – και η αύξηση του ποσοστού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι σίγουρα ένας τρόπος για τη μείωση των έμμεσων εκπομπών από τον ψυχρό τομέα. Ωστόσο, δεν αρκεί η παραμονή κάτω από τους 2°C όπως προβλέπει η Συμφωνία του Παρισιού.
Θερμική αποθήκευση
Αποθήκευση θερμικής ενέργειας σημαίνει, για παράδειγμα, παραγωγή πάγου, κρύου νερού ή ιλύος πάγου που εκμεταλλεύεται η ψυκτική εγκατάσταση όταν λειτουργεί με τους χαμηλότερους ρυθμούς ή όταν το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας είναι επωφελές. Η αποθήκευση θερμικής ενέργειας έχει, κατά τη γνώμη του Kauffeld, πολλά πλεονεκτήματα. Έχει, για παράδειγμα, μια διάρκεια που φτάνει ακόμη και μερικές ημέρες και μπορεί να καταναλωθεί σταδιακά στο χρόνο. Μπορεί να ποικίλλει σε διαστάσεις, από λίγα kW έως μερικά Mw. είναι σχετικά φθηνό από ενεργειακή άποψη και ειδικά μπορεί να υποβληθεί σε πολλούς κύκλους (από 10 έως 100.000), πράγμα σήμερα αδύνατο για ηλεκτρική αποθήκευση. Η συσσώρευση κρύου και η χρήση του για τη μείωση της θερμοκρασίας συμπύκνωσης του συστήματος ψύξης μπορεί να επιτρέψει στο σύστημα ψύξης να εξοικονομήσει πολλή ενέργεια, μειώνοντας το λειτουργικό του κόστος. Ένα καλό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η θερμική αποθήκευση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της απόδοσης ψύξης είναι η εγκατάσταση που εφαρμόζεται στην καντίνα/καφετέρια του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καρλσρούης – Karlsruher Institut für Technologie. Εδώ, μία εγκατάσταση προπανίου συνδυάζεται με ένα δυαδικό σύστημα παραγωγής πάγου. Τρία κυκλώματα με 10 Kg προπανίου το καθένα ψύχουν 6 παγογεννήτριες ισχύος 14 kW, που παράγουν περίπου 3,5 τόνους πάγου την ημέρα. Η μονάδα προπανίου λειτουργεί από τις 3 μ.μ. έως τις 9 π.μ. του επόμενου πρωινού ενώ είναι κλειστή κατά τη διάρκεια της ημέρας. Με αυτόν τον τρόπο, σε ώρες αιχμής, το ινστιτούτο εξοικονομεί περίπου 25 kW ηλεκτρικής ενέργειας.
Μείωση των έμμεσων εκπομπών: τρεις πιθανοί τρόποι
Οι δυνατότητες μείωσης των άμεσων εκπομπών από ένα σύστημα ψύξης είναι περισσότερες από μία. Ουσιαστικά είναι υιοθέτηση επαρκών μέτρων ελέγχου. Επί του παρόντος, οι απώλειες ψυκτικών σε ορισμένες τυπολογίες συστημάτων, κεντρικές ή με μεγάλες γραμμές σύνδεσης, μπορεί να είναι πολύ υψηλές, έως και 25% ετησίως. Αυτό δεν είναι μόνο ζημιά για το περιβάλλον, αλλά, λαμβανομένου υπόψη του υψηλού κόστους που έχουν φτάσει πολλά HFC, είναι επίσης ένα τεράστιο οικονομικό μειονέκτημα. Ο κανονισμός για τα φθοριούχα αέρια προβλέπει αυστηρούς ελέγχους των εγκαταστάσεων κάθε 3, 6 ή 12 μήνες, σύμφωνα με το ισοδύναμο σε τόνους που περιέχονται σε αυτά. Η μείωση του φορτίου ψυκτικού στα κυκλώματα είναι ένας τρόπος μείωσης των έμμεσων εκπομπών. Σήμερα οι εναλλάκτες θερμότητας μικροκαναλιών είναι η τελευταία λέξη της τεχνολογίας και επιτρέπουν τη μείωση της ποσότητας του ψυκτικού μέσου στον συμπυκνωτή ακόμη και κατά 90%, φτάνοντας ακόμη και την απόδοση του 10%. Τέλος, ένας τρόπος μείωσης των εκπομπών είναι φυσικά η χρήση ψυκτικών με χαμηλό GWP. Μεταξύ των ψυκτικών με το χαμηλότερο GWP μπορούμε να αναφέρουμε τα φυσικά ψυκτικά, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν πάντα ως υγρά εργασίας, από τότε που υπήρχε η συμπίεση ατμού. Από τη δεκαετία του 30, ωστόσο, η ψύξη τα έχει παραμερίσει λόγω ορισμένων χαρακτηριστικών τους –το προπάνιο, για παράδειγμα, είναι εύφλεκτο– και έχει επικεντρώσει την προσοχή του σε νέα συνθετικά προϊόντα, με καλές επιδόσεις, μη εύφλεκτα και μη τοξικά: πρώτος CFC και HCFC, στη συνέχεια HFC, που χρησιμοποιούνται ευρέως ακόμα και σήμερα. Δυστυχώς, καμία από αυτές τις οικογένειες μορίων δεν έχει αποδειχθεί ότι είναι μακροπρόθεσμη επιλογή: το CFC και το HFCF απαγορεύτηκαν με το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ (1987). όταν ανακαλύφθηκε η καταστροφή τους στη στιβάδα του όζοντος και οι HFC, μέσω του Κανονισμού 517/2014 για τα φθοριούχα αέρια ΕΕ και της Τροποποίησης Κιγκάλι (2016), έχουν εξαλειφθεί λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου, σε πολλές περιπτώσεις πολύ υψηλότερο από το ίδιο το διοξείδιο του άνθρακα. Επομένως, η ιστορική εποχή που ζούμε χαρακτηρίζεται από την ανάγκη εύρεσης υποκατάστατων πολλών HFC. Τα υποψήφι για την αντικατάστασή τους πρέπει να έχουν καλές επιδόσεις, τουλάχιστον συγκρίσιμες με τα ψυκτικά που αντικαθιστούν, να είναι ασφαλή για τον άνθρωπο και να είναι εξαιρετικά βιώσιμα, να μην αντικαθιστούν ξανά ένα περιβαλλοντικό πρόβλημα με άλλο, όπως συνέβαινε στο παρελθόν. Εξάλλου, πρέπει να είναι διαθέσιμα σε ανταγωνιστικές τιμές, ενδεχομένως παντού. Σε πολλές εφαρμογές, τα φυσικά ψυκτικά είναι άριστα υποψήφια για να αντικαταστήσουν το HFC: έχουν καλές επιδόσεις χωρίς ούτως ή άλλως να ασκούν αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Στη λίστα των πιθανών υποψηφίων, υπάρχουν νέα συνθετικά μόρια – υδροφθοροολεφίνες, HFO – που έχουν ενδιαφέρουσες θερμοφυσικές ιδιότητες αλλά πολύ υψηλό κόστος παραγωγής και όχι καλά αποσαφηνισμένα αποτελέσματα. Όπως ο Kauffeld και άλλες μελέτες επιβεβαιώνουν, υπάρχουν ορισμένες αμφιβολίες σχετικά με αυτά τα μόρια: Μόλις φτάσουν στο οικοσύστημα, διασπώνται για να δώσουν TFA, ένα μόριο που σε μεγάλες ποσότητες φαίνεται να συμβάλλει στην οξίνιση του νερού.
Η παραγωγή ψυκτικού μέσου δημιουργεί επίσης εκπομπές CO 2
Το 2013, το Διεθνές Συμβούλιο Μεταφορών ICCT πραγματοποίησε μια μελέτη που εξέτασε μια πτυχή που δεν αναλύθηκε από τον κανονισμό για τα φθοριούχα αέρια, δηλαδή την παραγωγή εκπομπών CO 2 που σχετίζεται με τη διαδικασία παραγωγής ψυκτικών. Το ερώτημα που έθεσε το ICCT ήταν: πόσο κοστίζει η παραγωγή ορισμένων ψυκτικών σε όρους CO 2; Δεδομένου ότι ενδιαφέρεται για τις μεταφορές, η ICCT επικεντρώθηκε στα δύο ψυκτικά που χρησιμοποιούνται κυρίως σε φορητές συσκευές: R 134a και R-1234yf. Η ποσοτικοποίηση των εκπομπών πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τη χημεία των μορίων: βασικές αρχές χημείας, ιδιότητες χημικών αντιδράσεων, βασικά στοιχεία του ενεργειακού ισοζυγίου και συμβατικές μέθοδοι κύκλου ζωής. Η κατανάλωση ενέργειας υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τη μοντελοποίηση των διαδικασιών παραγωγής ChemCAD. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, αυτή η μελέτη δείχνει ότι οι εκπομπές θερμοκηπίου της παραγωγικής διαδικασίας R-1234yf είναι περίπου 3 φορές περισσότερες από αυτές του R-134a. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι σε όρους ισοδύναμου CO 2 kg ανά κιλό παραγόμενου ψυκτικού μέσου, η παραγωγή των R-134a και R-1234yf παράγει εκπομπές CO 2 3,6 kg CO 2 eq/kg και 10,9 kg CO 2 eq/kg αντίστοιχα. Σε προοπτική, αυτή η ανάλυση υποδηλώνει ότι εάν οι τιμές GWP λάμβαναν υπόψη τις εκπομπές που παράγονται κατά την παραγωγή, το R-1234yf θα είχε GWP ισοδύναμο με 15, ενώ σύμφωνα με τους υπάρχοντες κανονισμούς έχει τιμή GWP 4.
Πέρα από τα συγκεκριμένα αποτελέσματα, αυτή η μελέτη υπογραμμίζει μια πτυχή που, αν και δεν λαμβάνεται υπόψη από τον κανονισμό για τα φθοριούχα αέρια, θα άξιζε μεγαλύτερη προσοχή ενόψει της ολιστικής μείωσης των εκπομπών, δηλαδή την ανάλυση των εκπομπών που συνδέονται με τη διαδικασία παραγωγής ή καλύτερα, ολόκληρος ο κύκλος ζωής ενός ψυκτικού μέσου.

