Европа и Азия страдают от рекордной жары, и очевидным решением кажется установка кондиционеров. Однако ученые предостерегают: это не оптимальный выход. Кондиционеры требуют значительных затрат на эксплуатацию, потребляют много энергии и сами выделяют тепло, усугубляя проблему. Тем не менее, у кондиционеров есть действенная альтернатива.
На сегодняшний день кондиционеры потребляют почти 10% всей электроэнергии в мире. С увеличением частоты и интенсивности жарких волн эта доля будет расти. К 2050 году потребление электричества для охлаждения зданий, по прогнозам, вырастет на 210% по сравнению с уровнем 2024 года, а выбросы парниковых газов от кондиционирования увеличатся в три раза за тот же период.
Соавтор нового обзорного исследования, архитектор из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее Маттайос Сантамурис подчеркивает, что кондиционеры действительно могут спасать жизни людей старше 65 лет, однако эта технология имеет значительные недостатки. Во время пиковых температур резкий рост потребления электроэнергии перегружает сети, что приводит к отключениям и ставит под угрозу уязвимых к тепловому стрессу людей.
Кондиционирование также способствует повышению общей температуры в городах, объясняет климатолог из того же университета Негин Назарян. Сплит-системы работают, забирая тепло из здания и выбрасывая его в окружающую среду буквально рядом с собой. Это создает замкнутый круг: температура на улице возрастает, что вызывает еще большее использование кондиционеров. Кроме того, высокая стоимость эксплуатации делает кондиционеры недоступными для малообеспеченных слоев населения — до 100 миллионов семей в Индии, Мексике, Индонезии и Бразилии не смогут позволить себе кондиционеры к 2040 году, даже при наличии доступа к электричеству.
Ученые предлагают альтернативу в виде специальных материалов, которые пассивно охлаждают здания и при этом требуют минимального количества энергии или вовсе обходятся без нее. Одним из наиболее многообещающих направлений в этой области является пассивное радиационное охлаждение. Земля излучает тепло в космос, но атмосфера пропускает лишь узкий диапазон инфракрасных волн — так называемое атмосферное окно (8–13 микрометров). Новые покрытия и материалы — краски, стекла, гели, пленки — создаются с целью максимально отражать солнечный свет и эффективно излучать тепло именно в этом диапазоне, выводя его в космос.
Например, краски с микроскопическими сферами диоксида кремния и алюминия рассеивают свет и отражают до 97% солнечной энергии. В ходе эксперимента такое покрытие охладило поверхность более чем на 5 °C по сравнению с окружающей средой. Другие разработки сочетают радиационное охлаждение с испарением. Пленка, созданная в 2021 году, содержит водопоглощающий гидрогель, который ночью накапливает влагу, а днем, при ее испарении, поглощает тепло; верхний водоотталкивающий слой дополнительно способствует излучению этого тепла в атмосферное окно. Под направленным солнечным светом такая пленка снижала температуру поверхности примерно на 7 °C. «Потеющая» краска, разработанная в Сингапуре, сохраняет прохладу благодаря микропорам, которые сначала впитывают влагу, а затем испаряют ее.
По сути, такие материалы функционируют как «кондиционеры без розетки», подчеркивает Сантамурис. Нанесенные на крыши и фасады, они снижают температуру внутри помещений и уменьшают потребность в активном охлаждении. При этом они не нагревают улицу за счет сброса тепла, а наоборот, помогают выводить часть лишней тепловой энергии в космос.