Il paradosso dell’aria condizionata: raffreddare il percorso verso un mondo più caldo
“Nell’ambito dell’attuale dibattito sull’energia, una delle principali incognite è la maggiore domanda di condizionatori.” – Fatih Birol, Executive Director dell’Agenzia Internazionale dell’Energia
Si stima che in questo momento i condizionatori in funzione siano 1,9 miliardi1, all’incirca uno ogni quattro persone presenti sul pianeta. Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia (AIE), ventilatori elettrici e condizionatori d’aria rappresentano il 10% dell’intero consumo annuo di energia2 e secondo le previsioni questa percentuale è destinata ad aumentare.
Sotto la spinta dell’aumento delle temperature a livello globale e della maggiore affluenza dei paesi in via di sviluppo, l’AIE calcola che tra il 2018 e il 2050 la domanda di energia per il raffreddamento degli edifici è destinata a triplicare. È come se ogni secondo si aggiungessero dieci nuovi condizionatori alla rete elettrica fino a metà secolo.
Quest’estate in tutto il mondo si sono registrati valori record sia della temperatura terrestre3 che di quella del mare4, facendo lievitare ulteriormente la domanda di condizionatori d’aria, ventilatori e refrigeratori. Questa nuova massa di aria refrigerata dà luogo a un paradosso: il raffreddamento crea calore. A livello locale le unità di condizionamento d’aria presenti nelle aree urbane sono risultate essere la causa dell’innalzamento delle temperature delle strade, fino a un grado Celsius5. A livello globale, essendo le unità di condizionamento d’aria spesso alimentate dall’elettricità generata da combustibili fossili, l’impennata della domanda di raffreddamento alimenta il cambiamento climatico con importanti emissioni di gas serra (GHG). In caso di una mancata riduzione dei consumi, si stima che il solo condizionamento d’aria sarà responsabile di un aumento di 1,5 miliardi di tonnellate all’anno delle emissioni di CO2 entro il 2030, oltre tre volte le emissioni del Regno Unito e del Brasile6.
Un fenomeno alimentato dai tropici
Entro il 2050, due terzi dei nuclei familiari potrebbero possedere almeno un condizionatore. Tali effetti sarebbero visibili a livello globale, ma secondo Radhika Khosla, professoressa associata presso la Smith School of Enterprise and the Environment, “il maggiore aumento in assoluto di raffreddamento avverrà attorno all’equatore.”7
Quattro sono i fattori chiave che convergono verso questo risultato.
1) Nel corso dei prossimi decenni, il maggiore riscaldamento a livello climatico riguarderà le regioni tropicali di Africa, Sud America, Africa meridionale e orientale e parti del Medio Oriente8.
2) Molte delle popolazioni presenti in queste regioni stanno diventando più facoltose – secondo l’AIE “man mano che salgono i redditi, che l’accesso all’elettricità migliora e che la ricchezza si diffonde, il possesso e l’utilizzo di condizionatori d’aria nei paesi caldi e umidi è in rapido aumento. In breve, il condizionamento d’aria sta diventando più accessibile per un numero sempre maggiore di persone.”9
3) Le popolazioni stanno registrando il tasso di crescita più elevato nelle regioni calde e umide,10 sviluppando ulteriormente il mercato potenziale dei condizionatori.
4) Entro il 2050 si prevede che il 68% della popolazione mondiale vivrà nelle aree urbane11, in aumento rispetto all’attuale 56%12, e la maggior parte di tale incremento si registrerà in Africa e Asia. Con l’urbanizzazione del mondo, il cosiddetto “effetto isola di calore” delle città13 farà aumentare il bisogno di aria condizionata.
Nei mercati emergenti, il costo iniziale dell’aria condizionata genera una sfida aggiuntiva in termini di sostenibilità. Con tutta probabilità gli acquisti si concentreranno sulle unità di condizionamento d’aria vecchie, inefficienti sul piano energetico, oppure nuove ma con un livello inferiore di efficienza. In India, ad esempio, il 37% degli acquirenti opta per unità mediamente efficienti, mentre appena il 20% può permettersi di pagare un prezzo superiore per unità più efficienti14.
L’aumento dell’uso di condizionatori crea un altro problema per i governi. Secondo una ricerca condotta dall’Università di Birmingham, in molti dei paesi in via di sviluppo le reti elettriche “non sono in grado di far fronte ai picchi giornalieri di domanda dovuti principalmente all’uso dell’aria condizionata.” Di conseguenza i clienti commerciali installano spesso generatori diesel estremamente inquinanti per alimentare i sistemi di aria condizionata quando la rete elettrica non è disponibile.15
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La soluzione naturale
Una soluzione consiste nel ridurre innanzitutto il bisogno di raffreddamento. Grazie all’ispirazione tratta dai cumuli realizzati dalle termiti, l’Eastgate Development nello Zimbabwe minimizza il proprio fabbisogno di ventilazione e raffreddamento attivi tagliando del 90% l’utilizzo di energia. Altre soluzioni semplici comprendono l’aggiunta di dispositivi ombreggianti interni o esterni alle finestre: il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti stima che i dispositivi parasole alle finestre possano ridurre addirittura del 77% l’incremento di calore derivante dalla luce del sole16.
Il raffreddamento naturale può essere ottenuto anche dall’alto. Negli Stati Uniti è stato scoperto che dipingendo il tetto di bianco si può ridurre la temperatura del tetto perfino di 30 gradi Celsius17, mentre in Cina, un esperimento condotto con l’installazione ormai diffusa di “tetti verdi” (ossia coperti con vegetazione vera) ha dimostrato che in tal modo diminuiscono non soltanto il bisogno di raffreddamento all’interno degli edifici, ma anche la temperatura media della superficie terrestre della zona analizzata per l’esperimento (0,91 gradi Celsius)18.
Per quanto riguarda le città, è possibile ridurre l’effetto isola di calore semplicemente piantando alberi. Da uno studio condotto in Europa è emerso che durante l’estate la copertura forestale può abbassare fino 12 gradi Celsius la temperatura della superficie terrestre all’interno delle città19, mentre negli Stati Uniti una ricerca indipendente ha dimostrato che, laddove la copertura forestale raggiunge il 40%, la temperatura terrestre diminuisce di quasi 6 gradi Celsius.
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Tecnologia e politica
L’elettrificazione dell’economia farà sì che l’incremento della domanda di elettricità sia soddisfatto in gran parte dalle energie rinnovabili. Per quanto riguarda l’aria condizionata, necessaria soprattutto nelle giornate più soleggiate, i pannelli fotovoltaici sono la soluzione più ovvia priva di emissioni. Tuttavia, il sempre più rapido riscaldamento delle ore notturne, rispetto al giorno20, renderà necessario un maggiore raffreddamento dopo il tramonto.
Nelle zone in cui non sono disponibili le turbine eoliche, potrebbero avere un ruolo chiave le innovazioni nel campo del teleraffreddamento. In tal caso, durante il giorno si utilizza l’energia rinnovabile per raffreddare l’acqua, che viene poi distribuita alle abitazioni per alimentare i sistemi di raffreddamento a pavimento durante la notte.
Anche le politiche avranno il loro peso, stimolando i produttori a tagliare le emissioni dirette provocate dai refrigeranti chimici utilizzati nei sistemi di aria condizionata. Nel 2019 è entrato in vigore l’Emendamento di Kigali al Protocollo di Montreal, che prevede l’abbandono degli idrofluorocarburi refrigeranti (HFC), un potente gas serra.21
Lascia invece a desiderare l’armonizzazione delle norme internazionali relative agli standard di efficienza energetica nel campo del condizionamento d’aria. Se da un lato la maggior parte dei paesi industrializzati ha adottato rigidamente gli standard minimi, dall’altro in molti paesi in via di sviluppo le regolamentazioni relative all’efficienza non vengono applicate adeguatamente o sono del tutto assenti. L’ONU ha emanato le “linee guida modello per condizionatori” con il fine di colmare il divario e fornire un’indicazione di massima ai governi su come creare un quadro normativo o sistemi volontari. È stato stimato che l’adozione di queste linee guida nella sola Africa potrebbe ridurre di 28 milioni di tonnellate22 le emissioni di CO2, evitando la realizzazione di 20 grandi centrali elettriche. Probabilmente l’aumento della domanda di aria condizionata a livello globale comporterà a sua volta maggiori esigenze di raffreddamento efficiente.
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Più che un lusso
Per attività economiche e investitori questa è un’opportunità. Optando per la transizione verso modalità di funzionamento degli edifici più sostenibili, aziende come Carrier e la giapponese Daikin, due leader mondiali nella fornitura di soluzioni di ventilazione, aria condizionata e sistemi di refrigerazione, possono beneficiare della crescita della domanda di dispositivi di aria condizionata e degli stimoli a favore dell’efficienza energetica. Nasceranno nuove opportunità a livello dei tradizionali flussi di ricavi, in termini di manifattura e manutenzione dei prodotti, nonché nell’ambito delle nuove soluzioni per case intelligenti, digitali, basate sugli abbonamenti, create per eliminare gli sprechi energetici. Le politiche adottate dai governi avranno un effetto catalizzatore – negli Stati Uniti, dove l’Inflation Reduction Act offre crediti d’imposta per favorire ottimizzazioni dell’efficienza energetica a livello residenziale, Carrier punta a espandere le entrate attraverso la vendita delle proprie unità di condizionamento altamente efficienti.
La maggior parte del dibattito sul cambiamento climatico è incentrato sul rischio di vita e salute: i decessi dovuti all’esposizione al calore sono in aumento dal 202023. Tuttavia, l’aumento delle temperature minaccia anche la produttività e la crescita economica. Stando all’Atlantic Council, un think tank americano, le temperature elevate sono già costate 100 miliardi di dollari statunitensi all’anno all’economia USA e tale cifra potrebbe quintuplicare entro il 2050 se non verranno adottate misure di adeguamento.
In molte economie emergenti, l’aria condizionata potrebbe fare la differenza tra successo economico e fallimento. Secondo l’ex primo ministro di Singapore Lee Kuan Yew, “l’aria condizionata… ha modificato la natura della civiltà, rendendo possibile lo sviluppo nei tropici. La prima cosa che ho fatto da primo ministro è stato installare condizionatori negli edifici nei quali lavorano i dipendenti pubblici. L’efficienza della pubblica amministrazione è fondamentale.”24
La disponibilità dei sistemi di condizionamento d’aria sta diventando sempre più essenziale per ognuno dei diciassette Obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite.25 Dinanzi alla minaccia crescente di un mondo sempre più caldo, sviluppo economico, salute e persino coesione sociale potrebbero presto dipendere dalla nostra capacità di raffreddarci.
1 Grafico: Air Conditioning Biggest Factor in Growing Electricity Demand | Statista
2 The Future of Cooling – Analysis - IEA
3 July 2023 set to be world's hottest month on record | Reuters
4 Ocean surface hits highest ever recorded temperature and set to rise further | Oceans | The Guardian
5 Anthropogenic heating of the urban environment due to air conditioning - Salamanca - 2014 - Journal of Geophysical Research: Atmospheres - Wiley Online Library
6 doing-cold-smarter-report.pdf (birmingham.ac.uk)
7 Dr Radhika Khosla interview with BBC Newsnight | Oxford Energy
8 The Future of Cooling (windows.net)
9 The Future of Cooling (windows.net)
10 The Future of Cooling (windows.net)
11 68% of the world population projected to live in urban areas by 2050, says UN | UN DESA | United Nations Department of Economic and Social Affairs
12 Urban Development Overview (worldbank.org)
13 Reduce Urban Heat Island Effect | US EPA
14 How energy demand for cooling in India’s cities is changing | World Economic Forum (weforum.org)
15 doing-cold-smarter-report.pdf (birmingham.ac.uk)
16 Energy Efficient Window Coverings | Department of Energy
17 Cool Roofs Might Be Enough to Save Cities from Climate Overheating - Scientific American
18 Quantitative study on the cooling effect of green roofs in a high-density urban Area—A case study of Xiamen, China - ScienceDirect
19 The role of urban trees in reducing land surface temperatures in European cities | Nature Communications
20 Nights warming faster than days across much of the planet -- ScienceDaily
21 Climate change: Is air conditioning bad for the environment? | World Economic Forum (weforum.org)
22 New guidelines for air conditioners and refrigerators set to tackle climate change (unep.org)
23 World’s largest study of global climate related mortality links 5 million deaths a year to abnormal temperatures - Medicine, Nursing and Health Sciences (monash.edu)
24 NPQ (digitalnpq.org)
25 Climate change: Is air conditioning bad for the environment? | World Economic Forum (weforum.org)
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