Phát hiện một quốc gia Đông Nam Á đang hồi sinh công nghệ làm mát từ thế kỷ 19: Tham vọng xây 'máy điều hòa khổng lồ' giúp người dân chống lại mùa hè khắc nghiệt

Sâu bên dưới khu vực Punggol ở phía đông bắc Singapore, một mạng lưới đường ống dài khoảng 5 km đang liên tục vận chuyển nước lạnh để làm mát các văn phòng, trường học và khu dân cư phía trên. Đây là một phần trong chiến lược mở rộng hệ thống làm mát khu vực (district cooling).

Khái niệm làm mát khu vực vốn đã xuất hiện từ 140 năm trước, nay đang được quốc đảo này áp dụng rộng rãi trong bối cảnh nhiệt độ tại đây đang tăng nhanh gấp đôi mức trung bình toàn cầu.

Việc công nghệ cũ này tiêu thụ ít điện năng hơn so với hệ thống điều hòa không khí tập trung truyền thống là một lợi thế lớn đối với Singapore, quốc gia vốn thiếu hụt tài nguyên và phải nhập khẩu gần như toàn bộ năng lượng.

Đến thời điểm hiện tại, Singapore đã lắp đặt mạng lưới đường ống này bên dưới ít nhất tám khu dân cư. Đáng chú ý, hệ thống Vịnh Marina, được đánh giá là hệ thống ngầm lớn nhất thế giới, đã bắt đầu hoạt động từ năm 2006.

Trong thời gian tới, nhiều tòa nhà khác sẽ tiếp tục được kết nối vào hệ thống này, đồng thời các cơ sở riêng biệt cũng đang được các công ty như Keppel EaaS Pte triển khai ở những khu vực khác trên toàn thành phố.

Việc triển khai này diễn ra trong bối cảnh an ninh năng lượng trở thành vấn đề trọng tâm ở các quốc gia, bao gồm cả Singapore, đang phải vật lộn với tình trạng thiếu hụt năng lượng do chiến tranh Mỹ-Iran gây ra, đồng thời chuẩn bị đối phó với một mùa hè nóng bất thường do hiện tượng "Siêu El Nino" được dự báo.

Theo Giáo sư Lee Poh Seng, Trưởng khoa Kỹ thuật Cơ khí tại Đại học Quốc gia Singapore, nhu cầu làm mát tại Đông Nam Á đang tăng nhanh cùng quá trình đô thị hóa, thu nhập cải thiện và tác động ngày càng rõ rệt của các đợt nắng nóng.

Ông cho rằng mô hình làm mát khu vực của Singapore có thể trở thành hình mẫu cho khu vực nếu chứng minh được khả năng tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải carbon nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả vận hành trong điều kiện khí hậu nóng ẩm.

Tiềm năng phát triển của lĩnh vực này được đánh giá rất lớn. Theo Engie SA, thị trường làm mát khu vực tại Singapore có thể tăng gấp đôi trong thập kỷ tới từ mức khoảng 323.000 tấn lạnh hiện nay. 

Riêng tại Punggol, Engie đang vận hành hai hệ thống đủ khả năng phục vụ khoảng 8.000 căn hộ công cộng. Công ty cũng nhận thấy dư địa mở rộng đáng kể tại Singapore, Malaysia và Philippines trong 10 năm tới.

Đối với Singapore, đây không chỉ là bài toán tiết kiệm điện. Quốc đảo này hiện thuộc nhóm có tỷ lệ sử dụng điều hòa bình quân đầu người cao nhất châu Á - Thái Bình Dương. Điều này tạo ra vòng luẩn quẩn khi nhu cầu làm mát ngày càng lớn kéo theo lượng phát thải gia tăng. 

Chính phủ Singapore vì vậy đã đưa hệ thống làm mát khu vực trở thành một phần trong kế hoạch thích ứng khí hậu trị giá 100 tỷ đô la Singapore nhằm ứng phó với nhiệt độ và mực nước biển dâng.

Công nghệ này vận hành bằng cách làm lạnh nước xuống khoảng 7 độ C tại nhà máy trung tâm trước khi bơm qua mạng lưới đường ống ngầm đến các tòa nhà. Tại đây, nước lạnh hấp thụ nhiệt từ không khí trong nhà, sau đó quay trở lại trung tâm để tiếp tục chu trình làm mát.

Dù không phải công nghệ mới, làm mát khu vực lại đang được đánh giá cao nhờ hiệu quả năng lượng. Theo Giáo sư Brian Vad Mathiesen từ Đại học Aalborg (Đan Mạch), hệ thống này có thể giúp tiết kiệm từ 30% đến 50% điện năng so với điều hòa không khí truyền thống nhờ lợi thế quy mô. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu rất lớn và có thể lên tới hàng trăm triệu USD tùy quy mô dự án.

Bên cạnh đó, công nghệ này cũng đối mặt với không ít thách thức. Việc tiêu thụ lượng lớn nước khiến các hệ thống làm mát khu vực phải cạnh tranh nguồn tài nguyên với các trung tâm dữ liệu đang phát triển mạnh. 

Ngoài ra, những sự cố vận hành ban đầu như rò rỉ nước hay luồng khí nóng tại một số khu nhà ở công cộng tại Singapore cho thấy việc quản lý và bảo trì hệ thống vẫn là bài toán quan trọng.

Chính vì vậy, các kỹ sư hiện phải theo dõi liên tục nhiệt độ nước, hoạt động của máy bơm và tình trạng thiết bị theo thời gian thực nhằm đảm bảo hệ thống đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về an ninh năng lượng cũng như mục tiêu thích ứng với biến đổi khí hậu của Singapore.

Đức Minh