Dimenticate i data center: il raffreddamento è la vera bestia della domanda di energia.
Qui a New York comincia a fare caldo e questo mi ha fatto pensare ancora una volta a qualcosa di cui non si parla abbastanza: il fabbisogno energetico dei condizionatori d’aria.
Ho capito: i centri di elaborazione dati sono la nuova cosa scintillante di cui preoccuparsi. E non sto dicendo che non dovremmo pensare alla pressione che le installazioni di calcolo su scala gigawatt esercitano sulla rete. Ma un po’ di prospettiva è importante.
Secondo un rapporto dell’Agenzia Internazionale dell’Energia dello scorso anno, i data center rappresenteranno meno del 10% dell’aumento della domanda di energia tra oggi e il 2030, una percentuale di gran lunga inferiore alla domanda di energia derivante dal raffreddamento degli ambienti (soprattutto aria condizionata).
Ho appena finito di scrivere una nuova storia, pubblicata oggi, su un nuovo modo di produrre scambiatori di calore, un componente cruciale dei condizionatori d’aria e di tutta una serie di altre tecnologie che raffreddano i nostri edifici, il cibo e l’elettronica. Scopriamo perché sto scrivendo sulle fondamenta delle tecnologie di raffreddamento e perché questo settore ha davvero bisogno di innovazione.
Una cosa contorta sul raffreddamento e sul cambiamento climatico: è un circolo vizioso. Con l’aumento delle temperature, aumenta la necessità di tecnologie di raffreddamento. A loro volta, le centrali elettriche a combustibili fossili si accendono per soddisfare questa domanda, facendo aumentare la temperatura del pianeta.
I “gradi giorno di raffreddamento” sono una misura della necessità di raffreddamento supplementare. In pratica, si prende una temperatura di base preimpostata e si calcola di quanto la temperatura la supera. Supponiamo che la temperatura di base (al di sopra della quale è probabile che sia necessario attivare un dispositivo di raffreddamento) sia di 21 °C (70 °F). Se la temperatura media di un giorno è di 26 °C, si tratta di cinque gradi giorno di raffreddamento in un solo giorno. Ripetendo l’operazione ogni giorno per un mese, si arriva a 150 gradi giorno di raffreddamento.
Spiego questa metrica un po’ strana perché è una buona misura della domanda totale di energia per il raffreddamento: mette insieme sia quanti giorni di caldo ci sono sia quanto fa caldo.
E il numero di giorni di raffreddamento è in costante aumento a livello globale. Nel 2024 i giorni di raffreddamento a livello globale sono stati il 6% in più rispetto al 2023 e il 20% in più rispetto alla media a lungo termine dei primi due decenni del secolo. Secondo il rapporto dell’AIE, le regioni con un’elevata domanda di raffreddamento, come Cina, India e Stati Uniti, sono state particolarmente colpite. Qui è possibile vedere la ripartizione dell’AIE mese per mese di questi dati .
L’aumento dei gradi giorno di raffreddamento porta a una maggiore domanda di condizionatori d’aria e di energia per alimentarli. Nel 2022 i condizionatori hanno rappresentato il 7% della domanda mondiale di elettricità e da qui in poi la loro importanza non potrà che aumentare.
Nel 2016 c’erano meno di 2 miliardi di unità AC nel mondo. Entro il 2050 potrebbero essere quasi 6 miliardi, secondo un rapporto del 2018 dell’AIE. Si tratta di una misura del progresso e, in un certo senso, di qualcosa di cui dovremmo essere felici; il numero di condizionatori d’aria tende ad aumentare con il reddito delle famiglie. Ma rappresenta una sfida per la rete.
Un altro aspetto di tutta questa faccenda: non si tratta solo della quantità totale di elettricità di cui abbiamo bisogno per far funzionare i condizionatori d’aria, ma anche del momento in cui questa domanda tende a presentarsi. Come abbiamo già detto in questa newsletter, le vostre abitudini di climatizzazione non sono uniche. I dispositivi di raffreddamento tendono ad accendersi sempre nello stesso periodo, quando fa caldo. In alcune zone degli Stati Uniti, ad esempio, i condizionatori d’aria possono rappresentare più del 70% della domanda di energia residenziale nei momenti in cui la rete è più stressata.
La buona notizia è che stiamo assistendo a innovazioni nella tecnologia di raffreddamento. Alcune aziende stanno costruendo sistemi di raffreddamento che includono un componente di accumulo di energia, in modo da potersi caricare quando l’energia è abbondante e la domanda è bassa. Poi possono iniziare a raffreddare quando è più necessario, senza risucchiare tanta energia dalla rete nelle ore di punta.
Abbiamo anche parlato delle alternative ai condizionatori d’aria, i cosiddetti sistemi di raffreddamento ad assorbimento, che utilizzano speciali materiali che risucchiano l’umidità per raffreddare gli ambienti e gestire l’umidità in modo più efficiente rispetto alle opzioni standard.
Nel mio ultimo articolo ho analizzato i nuovi sviluppi della tecnologia degli scambiatori di calore. Gli scambiatori di calore sono un componente fondamentale dei condizionatori d’aria, ma si trovano ovunque: nelle pompe di calore, nei frigoriferi e, sì, nei sistemi di raffreddamento dei grandi edifici e delle grandi installazioni elettroniche, compresi i data center.
Da quasi un secolo costruiamo scambiatori di calore sostanzialmente nello stesso modo. Questi componenti spostano fondamentalmente il calore e ci sono alcuni modi noti per farlo con dispositivi relativamente semplici da produrre. Ora, però, un gruppo di ricercatori ha stampato in 3D uno scambiatore di calore che supera alcuni progetti standard e ne rivaleggia altri. Siamo ancora lontani dal risolvere la nostra incombente crisi dell’aria condizionata, ma i dettagli sono affascinanti: spero che leggerete l’articolo.
Abbiamo bisogno di maggiore innovazione nelle tecnologie di raffreddamento per contribuire a soddisfare la domanda globale in modo efficiente, in modo da non rimanere bloccati in questo ciclo. E avremo bisogno di politiche e di sostegno pubblico per assicurarci che queste tecnologie facciano la differenza e che tutti possano accedervi.
