Naarmate klimaatverandering de wereld opwarmt, moeten we steeds meer manieren vinden om onze gebouwen efficiënt te koelen - en tegelijkertijd onze uitstoot te verlagen om te proberen de temperatuurstijging zoveel mogelijk te stoppen. Traditionele airconditioners zijn een slechte methode om beide doelen te bereiken, maar wat als er een andere manier was?

Stap vooruit stadskoeling, een methode om gebouwen te koelen waarbij gekoeld water van een centrale faciliteit door leidingen naar meerdere gebouwen gaat, zodat ze kunnen worden gekoeld zonder dat hun eigen energieverslindende airconditioningsystemen nodig zijn. Dit verlaagt niet alleen de ecologische voetafdruk van elk gebouw, maar biedt ook een goedkopere manier om het interieur van gebouwen te koelen.

De ideeën achter stadskoeling bestaan ​​al sinds de jaren zestig, zegt Oddgeir Gudmundsson, een expert op het gebied van stadskoeling van het ingenieursbureau Danfoss in Denemarken. "Het is een relatief oude technologie," zei hij.

Hoewel de technologie veel voorkomt in warme regio's zoals Qatar en Dubai, begint de technologie nu ook in heel Europa te worden toegepast, omdat de vraag naar koeling begint te stijgen in lijn met de temperatuurstijgingen. "De vraag naar koeling is in Europa niet zo goed ontwikkeld als in bijvoorbeeld de VS of Japan", zegt Gudmundsson. "Maar het wordt steeds meer (populair)."

Hoewel in heel Europa minder dan 1% van de koelunits stadskoelunits zijn, is het in sommige landen gemakkelijker overgenomen, zoals in Zweden, waar het marktaandeel ongeveer 25% bedraagt.

Bij stadskoeling wordt water via leidingen naar gebouwen getransporteerd vanuit een centrale voorziening waar het is gekoeld. Dit water kan vervolgens worden gebruikt in ventilatiesystemen. Lucht die langs de pijpen stroomt, duwt koude lucht een gebouw in via ventilatieopeningen om als airconditioning te dienen, waarbij het water vervolgens wordt gerecycled om weer te worden gekoeld.

Stadskoeling kan veel efficiënter dan traditionele airconditioningsystemen, die vaak afhankelijk zijn van apparatuur die bovenop een gebouw is gebouwd en veel stroom verbruikt. Stadskoeling kan ook profiteren van het gebruik van gekoeld water uit natuurlijke bronnen, zoals een meer, om de energiebehoefte te verminderen.

Dit kan gratis koeling betekenen als je toegang hebt tot rivieren, diepe meren of oceanen, zegt Gudmundsson. "Als je een koud klimaat hebt, zoals in Stockholm of Kopenhagen, kun je de kou uit de omgevingslucht halen. Meestal heb je koelmachines die het water koelen, dat in leidingen van de centrale voorzieningen naar de consumenten loopt."

Stadskoeling is beter geschikt voor commerciële gebouwen in Europa, die het hele jaar door koeling nodig hebben, in tegenstelling tot woongebouwen, die op de meeste locaties slechts tot drie maanden gekoeld hoeven te worden in het heetste deel van de zomer. "In woongebouwen is de vraag naar koeling zeer beperkt", zegt Gudmundsson.

Toch kan stadskoeling een belangrijke rol spelen bij de aanpak van klimaatverandering in Europa. Het kan tot tien keer efficiënter zijn dan conventionele koelsystemen, waardoor het stroomverbruik van een groot aantal gebouwen aanzienlijk wordt verminderd en een belangrijke stap naar CO2-neutraal kan worden gezet. "In een CO2-neutraal systeem is het heel belangrijk dat we (energie)pieken zoveel mogelijk verminderen", zegt Gudmundsson.

Er zijn ook andere voordelen van stadskoeling. Het vermindert het geluid door de noodzaak voor luide airconditioningseenheden weg te nemen, terwijl het ook ruimte vrijmaakt in gebouwen - zoals op hun daken - waar in plaats daarvan andere voorzieningen kunnen worden gebouwd, zoals een tuin of een gemeenschappelijke ruimte. En het voegt flexibiliteit toe aan het elektriciteitsnetwerk, waardoor meer hernieuwbare energie in koelsystemen kan worden gebruikt door de stroomvraag te verschuiven naar perioden waarin meer hernieuwbare energie beschikbaar is.

Energiebesparing

Met veel stadskoelingsystemen die al in gebruik zijn, is het belangrijk om uit te werken hoe bestaande systemen kunnen worden verbeterd. Susana López van het onderzoeks- en technologiecentrum Tekniker in Spanje was projectcoördinator van het INDIGO-project, dat onderzocht om dat te doen door algoritmen en andere technieken te gebruiken om een ​​districtskoelsysteem in een ziekenhuis in het noorden van Spanje te verbeteren.

"Het idee van INDIGO was om verschillende beheersystemen voor de opwekking, distributie en consumptie te ontwikkelen", zegt López, "om de manier waarop we de koeling aan een gebouw leveren, de efficiëntie van de distributie te verbeteren en de productie te beheren."

Het project deed dit op drie manieren. De eerste was om een ​​algoritme te ontwikkelen om de pompen te optimaliseren die worden gebruikt om water door het netwerk te verplaatsen. Ondanks dat het slechts een proefproject was, besloot het ziekenhuis het systeem in stand te houden 'vanwege de hoge besparingen die ze bereikten', zegt López, met een energiebesparing van meer dan 50% na een jaar gebruik.

Een andere ontwikkeling was om het temperatuurverschil tussen het ingaande en uitgaande water te vergroten, waardoor de warmtewinst in het netwerk wordt verminderd, wat leidt tot een energiebesparing van ongeveer 18%. De derde was het analyseren van de hoeveelheid koeling die op de locatie nodig was, om te wijzigen met welke capaciteit gekoeld water aan de gebouwen moest worden geleverd.

De resultaten toonden aan dat bestaande stadskoelingsystemen efficiënter konden worden gemaakt zonder dat er extra apparatuur of infrastructuur nodig was. "We hebben de productiemiddelen of distributie niet veranderd", zegt López. "Wat we deden was om metingen langs het netwerk zelf op te nemen om ze op een andere manier te beheren."

Hoewel projecten als deze veelbelovend zijn, is een bredere toepassing van stadskoeling niet zonder uitdagingen. Een probleem is dat de installatie van de systemen storend kan zijn, waardoor straten in een gebied moeten worden afgesloten terwijl de leidingen worden geïnstalleerd. "Dit kan een groot probleem zijn", zei Gudmundsson.

Een andere is dat stadskoeling in eerste instantie prijzig kan zijn en dat het even kan duren voordat kostenbesparingen zichtbaar worden. "Het zijn vrij dure projecten en er zijn veel investeringen vooraf", zegt Gudmundsson, met weinig overheidsfinanciering om de systemen te implementeren. "Voor zover ik weet is er geen stadskoelingssysteem dat wordt gesubsidieerd", zei hij. Eenmaal geïmplementeerd kan het echter snel gaan, zoals blijkt uit de wijdverbreide acceptatie in Zweden.

Toch kan het een belangrijke rol spelen in onze duurzame toekomst. "De vraag naar elektriciteit als gevolg van airconditioning neemt in de zomers enorm toe", zegt López. "We zullen oplossingen moeten vinden voor het leveren van koelingsdiensten zonder onze energievraag te vergroten, en stadskoeling is zeker een van de puzzelstukjes."