I takt med att klimatförändringarna värmer världen behöver vi i allt högre grad hitta sätt att effektivt kyla våra byggnader – samtidigt som vi sänker våra utsläpp för att försöka stoppa temperaturökningen så mycket som möjligt. Traditionella luftkonditioneringsapparater är en dålig metod för att uppnå båda målen, men tänk om det fanns ett annat sätt?

Steg framåt fjärrkyla, en metod för att kyla byggnader där kylt vatten från en central anläggning passerar genom rör till flera byggnader, vilket gör att de kan kylas utan att behöva sina egna energikrävande luftkonditioneringssystem. Detta minskar inte bara koldioxidavtrycket för varje byggnad, utan ger också ett billigare sätt att kyla byggnadens interiörer.

Idéerna bakom fjärrkyla har funnits sedan 1960-talet, sa Oddgeir Gudmundsson, expert på fjärrkyla från ingenjörsföretaget Danfoss i Danmark. "Det är en relativt gammal teknik", sa han.

Även om tekniken är utbredd i varma regioner som Qatar och Dubai, börjar tekniken nu också användas i hela Europa, eftersom efterfrågan på kyla börjar stiga i takt med temperaturökningarna. – Efterfrågan på kylning i Europa är inte lika välutvecklad som i till exempel USA eller Japan, säger Gudmundsson. "Men det blir mer och mer (populärt)."

Medan i Europa är mindre än 1 % av kylaggregaten fjärrkyla, har det i vissa länder antagits lättare – som i Sverige, där dess marknadsandel är cirka 25 %.

Vid fjärrkyla leds vatten till byggnader med ledningar från en central anläggning där det har kylts. Detta vatten kan sedan användas i ventilationssystem. Luft som strömmar förbi rören trycker kall luft in i en byggnad genom ventiler för att fungera som luftkonditionering, varvid vattnet sedan återvinns för att kylas igen.

Fjärrkyla kan vara mycket effektivare än traditionella luftkonditioneringssystem, som ofta är beroende av utrustning som är byggd ovanpå en byggnad som förbrukar mycket ström. Fjärrkyla kan också dra nytta av att ta kylt vatten från naturliga källor, som en sjö, för att minska energibehovet.

Det kan innebära fri kyla om man har tillgång till floder, djupa sjöar eller hav, säger Gudmundsson. "Om du har ett kallt klimat som i Stockholm eller Köpenhamn, kanske du tar kylan från den omgivande luften. Vanligare är att du har kylaggregat som kyler vattnet, som går i rör från de centrala anläggningarna till konsumenterna."

Fjärrkyla lämpar sig bättre för kommersiella byggnader i Europa, som kräver kylning under hela året, till skillnad från bostadshus som för de flesta platser bara behöver kylas i upp till tre månader under den varmaste delen av sommaren. – I bostadshus är kylbehovet mycket begränsat, säger Gudmundsson.

Icke desto mindre kan fjärrkyla spela en viktig roll för att tackla klimatförändringarna i Europa. Det kan vara upp till tio gånger effektivare än konventionella kylsystem, vilket avsevärt minskar strömförbrukningen i ett stort antal byggnader och möjliggör ett betydande steg mot att bli koldioxidneutral. "I ett koldioxidneutralt system spelar det stor roll att vi minskar (energi)toppar så mycket som möjligt", sa Gudmundsson.

Det finns andra fördelar med fjärrkyla också. Det minskar buller genom att ta bort behovet av högljudda luftkonditioneringsenheter, samtidigt som det frigör utrymme i byggnader – som på deras tak – där andra faciliteter kan byggas istället, som en trädgård eller ett gemensamt område. Och det ger flexibilitet till elnätet, vilket möjliggör användning av mer förnybar energi i kylsystem genom att flytta kraftbehovet till perioder då mer förnybar energi är tillgänglig.

Energibesparingar

Med många fjärrkylasystem som redan är i drift är det viktigt att ta reda på hur man kan förbättra befintliga system. Susana López från forsknings- och teknikcentret Tekniker i Spanien var projektkoordinator för INDIGO-projektet, som undersökte att göra just det genom att använda algoritmer och andra tekniker för att förbättra ett fjärrkylsystem på ett sjukhus i norra Spanien.

"Idén med INDIGO var att utveckla olika hanteringssystem för produktion, distribution och konsumtion," sa López, "för att förbättra hur vi levererar kylningen till en byggnad, effektiviteten i distributionen och för att hantera produktionen."

Projektet gjorde detta på tre sätt. Den första var att utveckla en algoritm för att optimera pumparna som används för att föra vatten genom nätverket. Trots att det bara var ett pilotprojekt beslutade sjukhuset att behålla systemet på plats "på grund av de höga besparingarna de uppnådde", sa López, med energibesparingar på mer än 50 % efter ett års drift.

En annan utveckling var att öka temperaturskillnaden mellan det ingående och utgående vattnet, vilket minskade värmevinsterna i nätet, vilket ledde till energibesparingar på cirka 18 %. Den tredje var att analysera mängden kyla som behövs på platsen, för att ändra med vilken kapacitet kylt vatten behövde tillföras byggnaderna.

Resultaten visade att befintliga fjärrkylasystem kunde effektiviseras utan behov av ytterligare utrustning eller infrastruktur. "Vi ändrade inte produktionssättet eller distributionen", sa López. "Vad vi gjorde var att inkludera mätningar längs själva nätverket för att hantera dem på ett annat sätt."

Även om projekt som detta är lovande, är en mer utbredd användning av fjärrkyla inte utan utmaningar. En fråga är att installationen av systemen kan vara störande, vilket resulterar i att gator i ett område måste stängas medan rören installeras. "Det här kan bli en stor fråga", sa Gudmundsson.

En annan är att fjärrkyla initialt kan vara dyrt, och kostnadsbesparingar kan ta ett tag att se. "Det är ganska dyra projekt och det finns många förhandsinvesteringar", sa Gudmundsson, med lite statliga medel tillgängliga för att implementera systemen. "Men jag vet finns det inget fjärrkylasystem som är subventionerat", sa han. Men när det väl implementerats kan det gå snabbt, vilket framgår av dess utbredda användning i Sverige.

Icke desto mindre kan det ha en viktig roll att spela i vår hållbara framtid. "Elektricitetsbehovet på grund av luftkonditionering ökar väldigt mycket på somrarna", säger López. "Vi kommer att behöva hitta lösningar för hur vi kan tillhandahålla kyltjänster utan att öka vårt energibehov, och fjärrkyla är definitivt en av pusselbitarna."