Загадка ринку кліматичної техніки: охолодження зігріває планету, але невдачі ринку перешкоджають інноваціям

Минулого літа в Курейяті (невелике рибальське містечко в Омані) було встановлено новий рекорд найвищої нічної температури-42.6 ºC. Оскільки до кінця століття прогнозується підвищення температури в середньому на 2-5 ºC, а в міських районах температура буде на 1-3 ºC вище, ніж в околицях, то в деяких частинах світу, протягом літніх місяців, знаходитися буде нестерпно.

В даний момент 2.2 мільярда чоловік (30% населення планети) піддаються ризику впливу на них потенційно смертельної спеки протягом більше 20 днів в році, а до 2100-го року з цим ризиком можуть зіткнутися до ¾ всього населення. Комфортне охолодження і кондиціонування повітря більше не є розкішшю, а скоріше запорукою міцного здоров'я, продуктивності, в крайньому випадку — виживання.

Загальна кількість діючих побутових кондиціонерів (мільярдів). Графік побудований на основі даних МЕА (Міжнародного Енергетичного Агентства), «Майбутнє охолодження» 2018.

В країнах, що розвиваються, підвищення температур посилюється зростанням населення, урбанізацією і зростанням доходів, які збільшують попит на комфортне охолодження. Ці фактори спричиняють збільшення загальної кількості кондиціонерів в світі більш ніж у чотири рази, з 900-та мільйонів одиниць на даний момент, до 3.7 мільярдів до 2050 року. У найближчі три десятиліття, в тропічних і субтропічних країнах, таких як Індія, Китай, Бразилія та Індонезія, очікується зростання попиту на охолодження в п'ять разів.

Як охолодження зігріває планету?

Якщо прогнози попиту на охолодження підтвердяться і енергоефективність кондиціонування повітря продовжить рости, дотримуючись свого 50-ти річного курсу, то сама по собі кондиціювання повітря в житлових приміщеннях може призвести до глобального підвищення температури на 1.5 ºC до 2100 року.

Існує два основних способи впливу кондиціонерів на клімат: прямі викиди від холодоагентів і непрямі від використання електроенергії. Холодоагенти просочуються в атмосферу протягом усього терміну служби кондиціонера, в тисячі разів сильніше, ніж вуглекислий газ. Однак вплив холодоагентів становить лише 20-30% від загального впливу кондиціонерів на клімат. Решта 70-80% пов'язані з використанням електроенергії мережі. Якщо нічого не робити, то до 2050-го року кондиціонери будуть споживати електроенергії більше, ніж загальне її споживання в США і Німеччині зараз.

сприяючи глобальному потеплінню, збільшений попит на кондиціонери обійдеться урядам і споживачам в сотні мільярдів доларів. Збільшення навантаження на електромережу призведе до дорогих інфраструктурних проектів.

Наприклад, якщо кількість кондиціонерів в Індії до 2030 р. зросте в четверо, як очікується, їм доведеться інвестувати не менше 120 мільярдів доларів в нові електростанції, і ще більше для оновлення систем передачі та розподілу електроенергії. Для споживачів використання кондиціонера може коштувати значної частини їх доходу: в Індії 8% середнього доходу, в Індонезії 14%.

Як міжнародне співтовариство вирішує цю проблему, які результати?

Міжнародне співтовариство працює над поетапним відмовою від холодоагентів, найбільш шкідливих для нашої планети. Монреальський протокол (1987 р.) припинив використання 99% озоноруйнівних холодоагентів, і тепер поправка Кігалі (2016 р.) націлена на використання гидрофторуглеродов (ДФУ) — парникових газів з високим потенціалом глобального потепління (ПГП). Згідно з цією поправкою 197 країн зобов'язалися скоротити використання ДФУ більш ніж на 80% протягом наступних 30 років.

Поліпшення енергоефективності кондиціонерів визначають розробники за допомогою мінімальних стандартів енергоефективності (MEPS). Національні уряди поступово піднімають рівень MEPS, що призводить до збільшення ефективності в середньому на 1,7% на рік з 1990 р. Хоча це і свідчить про позитивний прогрес, цього недостатньо, щоб компенсувати зростання попиту. З такою інтенсивністю ефективність кондиціонерів зросте на 70% до 2050 р. — незначно порівняно з прогнозованим збільшенням попиту на 300-400%.

Які фіско ринку перешкоджають інноваціям в галузі кондиціонування:

1. Державна політика спрямована на усунення найменш ефективних кондиціонерів, але слабо підтримує просування найбільш ефективних.

Політики використовують MEPS для підвищення мінімально-допустимого рівня ефективності, використовуючи маркування і стандарти, щоб спонукати покупців купувати найбільш енергоефективні доступні варіанти. Хоча використання MEPS було відносно успішним на ринку, в більшості регіонів екземпляри особливо обмежені маркуваннями і стандартами далеко позаду від кращих в своєму класі кондиціонерів. У цих випадках виробники мало виграють від підвищення ефективності своєї продукції.

Енергоефективність найбільш енерго-обмежених марок і кращих в своєму класі кондиціонерів щодо MEPS. Діаграму адаптували: Парк в. І., Шах Н. і Герке Б. Ф. 2017. Оцінка наявних у продажу енергоефективних кімнатних кондиціонерів, включаючи моделі з холодоагентами з низьким потенціалом глобального потепління (ПГП). Звіт 2001047. Національна лабораторія ім. Лоуренса Берклі, М. Берклі, Каліфорнія.

2. Вимога споживачами низької вартості продукції

Ціна є найважливішим чинником для більшості споживачів, і хоча витрати забезпечують життєвий цикл більш ефективних кондиціонерів зазвичай нижче, ці витрати важко підрахувати. В результаті, коли споживачі порівнюють ціни, вони зазвичай враховують тільки повну вартість. З-за цього виробники кондиціонерів здійснюють високі обсяги продажів за рахунок низьких цін для споживачів, при ефективності, яка просто відповідає MEPS.

3. Не існує іншої технології, з якою б кондиціонери конкурували у вартості або ефективності.

Під час спеки, використання звичайного кондиціонера — це єдиний спосіб зберігати прохолоду. І поки виробники змагаються між собою в ефективності і вартості кондиціонерів, вони не переслідують мети освоєння іншої технології, яка б виробляла холодне повітря.

В технологіях суміжних галузей, навпаки, за останні десять років відбулися радикальні зміни. Наприклад, на зміну люмінесцентних ламп і ламп розжарювання поступово приходять світлодіодні (LED) лампи, а сонячні фотоелектричні системи (ФЕС) є альтернативою традиційних енергосистем, таких як вугілля та природний газ. Лампи LED досягли 67-89% своєї теоретичної максимальної ефективності, сонячні ФЕС — 28-53%, а кондиціонери значно відстають з ефективністю 14%.

У досягненні максимальної теоретичної ефективності, індустрія кондиціонування повітря знаходиться позаду інших енергетичних технологій.

відношення виробничого прогресу до максимальної теоретичної ефективності.
Джерела:
Аналіз RMI на основі Greentech Media, «Sunpower знову ставить рекорд для найефективнішою у світі сонячної панелі на даху», 2017; PHYS, Білі світлодіоди з надвисокою світловіддачею можуть задовольнити всі потреби загального освітлення," 2010; Fujitsu, 2017.

4. Великі перешкоди для входу в галузь.

Значна частка ринку кондиціонування повітря контролюється лише кількома впливовими корпораціями. За даними програми ефективності охолодження K-CEP, всього налічується близько 500 компаній виробників кондиціонерів, причому 35% виробництва кімнатних кондиціонерів контролює лише дві китайські компанії. Високі витрати на маркетинг і дистрибуцію, важливість для споживача впізнаваності бренду не дозволяє інноваційним проектам і невеликим компаніям домогтися успіху.

Що може призвести до сприятливих для клімату інновацій в області кондиціонування повітря?

П'ятикратне збільшення попиту на охолодження в країнах, що розвиваються, веде до кліматичного кризи. Щоб пом'якшити негативний вплив цього попиту, потрібна технологія, яка буде мінімум в п'ять разів сприятливіше для клімату.

В даний момент кращі в своєму класі кондиціонери в три рази сприятливіші для клімату, ніж середньостатистичні моделі, завдяки подвоєння енергоефективності та використання холодоагентів з низьким ПГП. Виробники, лабораторії при університетах і стартапи розробляють технології з ще більш високою ефективністю. Поєднання цих технологій, наприклад автономних енергосистем і вибору холодоагенту, може сприяти створенню ще більш ефективного кондиціонера.

Міжнародне співтовариство має згуртуватися в досягненні цієї мети, інвестуючи в дослідження і розробку. Беручи це до уваги, винахідники по всьому світу ведуть роботу над створенням технологій, що забезпечують охолодження не нагріваючи планету.