Singapore hồi sinh công nghệ làm mát từ thế kỷ 19 để chống nắng nóng
Singapore đang mở rộng công nghệ làm mát từ thế kỷ 19 nhằm giảm tiêu thụ điện và thích ứng với nắng nóng gia tăng.
Dưới lòng đất tại quận Punggol phía đông bắc Singapore, mạng lưới đường ống dài 5 km liên tục bơm nước lạnh tới các tòa nhà, trường học và văn phòng. Hệ thống là một phần trong chiến lược thích ứng khí hậu của quốc đảo trước nguy cơ nắng nóng gia tăng và áp lực đảm bảo an ninh năng lượng.

Các đường ống dẫn nước từ mạng lưới làm mát khu vực tại khu Punggol của Singapore. (Ảnh: Bloomberg)
Hệ thống làm mát khu vực (district cooling) là công nghệ xuất hiện từ cuối thế kỷ 19 nhưng đang được nhiều quốc gia quan tâm trở lại nhờ khả năng tiết kiệm điện năng và giảm phát thải carbon.
Đối với Singapore - quốc gia phải nhập khẩu gần như toàn bộ nhu cầu năng lượng - đây được xem là một trong những giải pháp quan trọng để giảm sự phụ thuộc vào điều hòa không khí truyền thống.
Hiện Singapore đã triển khai hệ thống làm mát tại ít nhất 8 khu vực.
Nổi bật nhất là mạng lưới Marina Bay, được đưa vào vận hành từ năm 2006 và hiện được xem là hệ thống làm mát ngầm lớn nhất thế giới.
Singapore đang tiếp tục mở rộng kết nối tới nhiều tòa nhà hơn, đồng thời triển khai các dự án mới tại nhiều khu vực khác với sự tham gia của các doanh nghiệp như Engie và Keppel.
Việc mở rộng hạ tầng diễn ra trong bối cảnh nhiều quốc gia đang lo ngại về nguy cơ thiếu hụt năng lượng, đồng thời chuẩn bị ứng phó với khả năng xuất hiện một đợt siêu El Nino có thể làm gia tăng nhu cầu làm mát.
Theo một số dự báo, thị trường làm mát tập trung toàn cầu có thể đạt quy mô khoảng 60 tỷ USD vào năm 2034, với Trung Đông và châu Á là những khu vực tăng trưởng nhanh nhất.
Giảm tới 50% điện năng tiêu thụ
Ông Lee Poh Seng, Trưởng khoa Cơ khí thuộc Đại học Quốc gia Singapore (NUS), cho biết nhu cầu làm mát tại Đông Nam Á đang tăng nhanh do quá trình đô thị hóa, thu nhập tăng và các đợt nắng nóng kéo dài.
Ông cho rằng Singapore có thể trở thành hình mẫu trong khu vực nếu chứng minh được hệ thống làm mát tập trung có thể đồng thời tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải carbon, sử dụng nước hiệu quả và duy trì độ tin cậy trong điều kiện khí hậu nóng ẩm.
Engie, một trong những đơn vị vận hành hệ thống làm mát tập trung lớn nhất thế giới, cho biết quy mô thị trường tại Singapore hiện tương đương khoảng 323.000 tấn lạnh và có thể tăng gấp đôi trong vòng 10 năm tới.
Riêng tại quận Punggol, Engie đang vận hành hai hệ thống có khả năng làm mát khoảng 8.000 căn hộ nhà ở công cộng.

Các máy làm lạnh tại một hệ thống làm mát khu vực ở Punggol, Singapore. (Ảnh: Bloomberg)
Singapore hiện thuộc nhóm quốc gia có tỷ lệ sử dụng điều hòa không khí trên đầu người cao nhất khu vực châu Á - Thái Bình Dương.
Điều này tạo ra vòng luẩn quẩn khi điều hòa tiêu thụ nhiều điện năng, kéo theo phát thải khí nhà kính và làm nhiệt độ tiếp tục gia tăng.
Để giảm sự phụ thuộc vào điều hòa truyền thống, chính phủ Singapore đã công bố kế hoạch trị giá 100 tỷ đôla Singapore (khoảng 77 tỷ USD) nhằm bảo vệ quốc đảo trước nguy cơ nhiệt độ tăng cao và nước biển dâng trong tương lai. Hệ thống làm mát khu vực là một trong những giải pháp trọng tâm của chương trình này.
Theo Giáo sư năng lượng Brian Vad Mathiesen tại Đại học Aalborg (Đan Mạch), các hệ thống làm mát khu vực có thể tiết kiệm 30% - 50% điện năng so với điều hòa thông thường nhờ lợi thế quy mô.
Công nghệ cũ cho bài toán mới
Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát khu vực tương đối đơn giản. Nước được làm lạnh xuống khoảng 7°C tại nhà máy trung tâm rồi được bơm qua mạng lưới đường ống tới các tòa nhà.
Tại đây, nước lạnh hấp thụ nhiệt từ không khí trong nhà thông qua các bộ trao đổi nhiệt trước khi quay trở lại nhà máy để tiếp tục được làm lạnh.
Theo các tài liệu nghiên cứu, hệ thống làm mát khu vực đầu tiên được lắp đặt tại thành phố Denver (Mỹ) từ năm 1889. Ban đầu công nghệ sử dụng amoniac hoặc dung dịch muối làm chất truyền nhiệt trước khi chuyển sang sử dụng nước từ những năm 1960.
Dù hiệu quả, công nghệ này đòi hỏi chi phí đầu tư lớn. Việc xây dựng một mạng lưới làm mát khu vực có thể tiêu tốn hàng trăm triệu USD tùy quy mô.
Ngoài ra, hệ thống còn phải cạnh tranh nguồn nước với nhiều lĩnh vực khác, đặc biệt trong bối cảnh các trung tâm dữ liệu đang phát triển mạnh và nhu cầu nước ngày càng gia tăng.
Tại bang Johor của Malaysia, giáp với Singapore, chính quyền địa phương phải tạm dừng phê duyệt một số dự án trung tâm dữ liệu do lo ngại thiếu nước.
Các vấn đề kỹ thuật cũng là thách thức không nhỏ. Sau khi hệ thống làm mát khu vực đầu tiên dành cho nhà ở công cộng được đưa vào vận hành năm 2023, một số cư dân Singapore phản ánh tình trạng rò rỉ nước hoặc thiết bị không làm mát hiệu quả.
Để xử lý những sự cố này, các kỹ sư tại trung tâm điều hành ở Punggol liên tục theo dõi nhiệt độ nước, hoạt động của máy bơm và tình trạng thiết bị theo thời gian thực.
Jacques Boonen, Giám đốc phụ trách hạ tầng năng lượng địa phương của Engie tại Đông Nam Á, cho biết lợi thế lớn nhất của Singapore là khả năng quy hoạch dài hạn và đầu tư đồng bộ cho hạ tầng.
"Singapore đang ở vị thế rất thuận lợi trong khu vực để thúc đẩy và triển khai các dự án hạ tầng dài hạn", ông nói.












