Każdej nocy w szpitalu Norton Audubon w Louisville w stanie Kentucky zamraża się ponad 280 tysięcy litrów wody. Powstaje z niej lód, który następnego dnia służy do chłodzenia całego budynku. Zamiast tradycyjnych klimatyzatorów, szpital korzysta z 27 olbrzymich zbiorników z lodem, które zasilają sieć rur z zimną wodą utrzymującą odpowiednią temperaturę na salach operacyjnych i w pokojach pacjentów.
To przykład technologii znanej jako magazynowanie energii cieplnej, potocznie nazywanej „lodowymi bateriami”. Coraz więcej amerykańskich budynków sięga po to rozwiązanie, bo pozwala ono skutecznie chłodzić pomieszczenia bez emisji gazów cieplarnianych i przy mniejszym zużyciu prądu. W czasach, gdy temperatury rosną, a zapotrzebowanie na energię w USA wciąż się zwiększa, „lodowe baterie” stają się atrakcyjną i ekologiczną alternatywą dla tradycyjnej klimatyzacji.
Jak działa klimatyzacja oparta na lodzie
Choć szczegóły techniczne różnią się między producentami, zasada działania jest wszędzie podobna. W nocy, gdy prąd jest tańszy, woda w specjalnych zbiornikach zostaje zamrożona. W ciągu dnia lód stopniowo się roztapia, a zimna woda przepływa przez system rur, pochłaniając ciepło z pomieszczeń i zapewniając chłód. Tak schłodzone powietrze rozprowadzane jest następnie przez kanały wentylacyjne po całym budynku.
System zainstalowany w szpitalu Norton Audubon został opracowany przez firmę Trane Technologies, jednego z liderów branży klimatyzacyjnej. Jak tłumaczy producent, jego lodowe baterie zazwyczaj współpracują z tradycyjnymi systemami klimatyzacji, odciążając je w godzinach największego zapotrzebowania. Dzięki temu można zmniejszyć zużycie energii i obniżyć rachunki. Ich akumulatory lodowe są wykorzystywane głównie w szkołach, a także budynkach komercyjnych i rządowych.
Co ważne, sam proces topnienia lodu nie wymaga dodatkowej energii, więc sieć energetyczna w ciągu dnia jest mniej obciążona.
„Magazynowanie energii na później to kierunek, w którym zmierza przyszłość sieci energetycznych” – mówi Ted Tiffany z organizacji Building Decarbonization Coalition. „Dostęp do chłodzenia staje się dziś kwestią zdrowia publicznego, zwłaszcza w czasie coraz częstszych fal upałów. Lodowe baterie to ekologiczny sposób, by ten problem rozwiązać”.
Realne oszczędności i rosnące zainteresowanie
Szpital w Louisville zainstalował swój system w 2018 roku. Już w pierwszym roku rachunki za energię spadły tam o 278 tysięcy dolarów, a łączne oszczędności – uwzględniając inne działania proekologiczne – sięgają dziś blisko 4 milionów dolarów.
„Ta technologia okazała się dla nas świetnym rozwiązaniem” – mówi Anthony Mathis, dyrektor ds. zrównoważonego rozwoju w sieci Norton Healthcare. „Dostaję coraz więcej zapytań od innych placówek, które chcą pójść tą samą drogą”.
Firma Trane przyznaje, że popyt na lodowe baterie rośnie – szczególnie w szkołach, urzędach i dużych budynkach komercyjnych. Inna spółka, Nostromo Energy, kieruje swoją ofertę do centrów danych, które zużywają ogromne ilości energii na chłodzenie serwerów. Mniejsze systemy produkują też firmy takie jak Ice Energy, które dostosowują je do domowych zastosowań.
Technologia magazynowania chłodu jest jednym z rozwiązań, które mogą odciążyć sieci energetyczne. W przeciwieństwie do baterii litowo-jonowych, które przechowują nadwyżki energii z paneli słonecznych czy turbin wiatrowych, „baterie lodowe” nie stwarzają ryzyka pożaru i są tańsze w utrzymaniu.
Profesor Dustin Mulvaney z Uniwersytetu Stanowego San Jose uważa, że to szczególnie dobre rozwiązanie dla szpitali, domów opieki i innych obiektów, gdzie bezpieczeństwo ma kluczowe znaczenie.
Szansa dla centrów danych i słonecznej Kalifornii
Eksperci zwracają uwagę, że centra danych – których liczba gwałtownie rośnie wraz z rozwojem sztucznej inteligencji – zużywają ogromne ilości energii na chłodzenie serwerów. Według raportu Departamentu Energii USA, w 2023 roku pochłaniały one już ponad 4% krajowego zużycia energii, a do 2028 roku udział ten może wzrosnąć nawet do 12%.
„Centra danych są potężnymi „pożeraczami energii”. Nawet 40% ich zapotrzebowania to chłodzenie – właśnie tu nasze rozwiązanie może odegrać ogromną rolę” – mówi Yoram Ashery, dyrektor generalny Nostromo Energy.
Firma już współpracuje z kilkoma dużymi operatorami centrów danych, a jej technologia jest stosowana m.in. w hotelach Beverly Hilton w Kalifornii. To właśnie Kalifornia stała się największym rynkiem dla tego typu systemów – tam w ciągu dnia prąd pochodzi głównie z energii słonecznej, ale wieczorem sieć musi sięgać po bardziej emisyjne źródła, jak gaz ziemny. Lodowe baterie pozwalają na klimatyzację bez konieczności korzystania z prądu w godzinach szczytu.
„Zakłady energetyczne bardzo interesują się tego typu technologią ‘przesuwania obciążenia’” – mówi Joe Raasch z firmy Ice Energy. „Latem, gdy zapotrzebowanie na prąd jest najwyższe z powodu klimatyzacji, każde rozwiązanie pozwalające odciążyć sieć jest na wagę złota”.
Chłód z lodu zamiast z prądu
Rosnące temperatury i częstsze fale upałów sprawiają, że zapotrzebowanie na klimatyzację wciąż rośnie. Lodowe baterie mogą stać się jednym z kluczowych elementów zrównoważonego chłodzenia budynków przyszłości – tańszym, czystszym i bezpieczniejszym.
Jak mówi Raasch: „To technologia, której potrzebuje nasza energetyka. Bo przyszłość elektryczności to przede wszystkim... chłodzenie”.
