Nằm sâu trong lòng đất ở quận Punggol, phía đông bắc Singapore, một mạng lưới đường ống lớn bằng kim loại dài 5 km hoạt động không ngừng nghỉ, bơm nước lạnh để làm mát cho các văn phòng và lớp học phía trên.
Đó là sản phẩm của công nghệ làm mát khu vực (District Cooling) - một biện pháp lâu đời - xuất hiện từ 140 năm nước - nhưng đang trở thành giải pháp then chốt tại quốc gia giàu nhất Đông Nam Á vốn đang chứng kiến nhiệt độ tăng nhanh gấp hai lần mức trung bình toàn cầu.
Bước đi chiến lược từ lòng đất
Cho đến nay, đảo quốc này đã lắp đặt các đường ống như vậy bên dưới ít nhất 8 khu dân cư, trong đó mạng lưới tại Marina Bay - hệ thống ống ngầm lớn nhất thế giới - đã đi vào hoạt động từ năm 2006. Sẽ có thêm nhiều tòa nhà được kết nối vào hệ thống này, và các cơ sở độc lập khác đang được triển khai tại các khu vực khác của thành phố từ các công ty như Keppel EaaS Pte.
Động thái này diễn ra trong bối cảnh an ninh năng lượng đang trở thành tâm điểm tại nhiều quốc gia, bao gồm cả Singapore, vốn đang phải lao đao vì tình trạng thiếu hụt năng lượng do cuộc xung đột giữa Mỹ và Iran, đồng thời cũng phải chuẩn bị sẵn sàng cho một mùa hè nắng nóng gay gắt chưa từng thấy sau dự báo về hiện tượng “Siêu El Niño”.
"District Cooling" là giải pháp đang ngày càng phổ biến trên toàn thế giới, đặc biệt là ở Trung Đông, và thị trường này ước tính tăng trưởng lên quy mô 60 tỷ USD vào năm 2034.
Ông Lee Poh Seng, giáo sư kiêm trưởng khoa kỹ thuật cơ khí tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS), cho biết: “Nhu cầu làm mát đang gia tăng đi đôi với tốc độ đô thị hóa, tăng trưởng thu nhập, áp lực nắng nóng và sự mở rộng diện tích sàn thương mại” trên khắp Đông Nam Á. Ông nhận định chiến lược của Singapore sẽ đóng vai trò quan trọng nếu đảo quốc này có thể “chứng minh các hệ thống làm mát khu vực mang lại hiệu quả đáng tin cậy về năng lượng, nước, lượng phát thải carbon, sự thoải mái, độ tin cậy và hiệu quả kinh tế trong điều kiện khí hậu nóng ẩm.”
Theo Engie SA, một trong những công ty vận hành các cơ sở này lớn nhất thế giới, thị trường nội địa cho công nghệ này có thể tăng gấp đôi trong thập kỷ tới so với mức khoảng 323.000 tấn lạnh hiện nay. Công ty này đang vận hành hai hệ thống tại khu Punggol với khả năng làm mát cho khoảng 8.000 căn hộ nhà ở xã hội. Ông Jacques Boonen, Giám đốc điều hành mảng hạ tầng năng lượng địa phương của Engie tại Đông Nam Á, cho biết công ty cũng nhìn thấy tiềm năng tăng gấp đôi công suất làm mát khu vực tại Singapore, Malaysia và Philippines trong vòng 10 năm tới.
Công nghệ đơn giản nhưng hứa hẹn hiệu quả đáng kể
Singapore - quốc gia được mệnh danh là "nghiện máy lạnh" - có tỷ lệ sử dụng máy lạnh tính theo đầu người cao nhất trong khu vực Châu Á - Thái Bình Dương. Điều này đồng nghĩa với việc đảo quốc này đang bị mắc kẹt trong một vòng luẩn quẩn: chính các thiết bị điều hòa nhiệt độ lại thải ra lượng khí thải làm nóng khí hậu, từ đó lại làm tăng nhu cầu làm mát nhiều hơn. Tuy nhiên, chính phủ Singapore đang rất quyết tâm từ bỏ thói quen dùng máy lạnh này để chuyển sang các giải pháp hiệu quả hơn, bằng việc vạch ra một kế hoạch trị giá 100 tỷ SGD (khoảng 77 tỷ USD) nhằm bảo vệ đảo quốc trước tình trạng nhiệt độ và mực nước biển ngày càng dâng cao. Hệ thống làm mát "District Cooling" chính là một phần trong những nỗ lực đó.
Về bản chất, công nghệ này tương đối đơn giản. Các bể lớn chứa đầy chất làm lạnh sẽ làm lạnh nước xuống khoảng 7°C; lượng nước lạnh này sau đó được dẫn qua đường ống vào các bộ trao đổi nhiệt bên trong các tòa nhà, nơi không khí ấm trong phòng sẽ được làm mát khi tiếp xúc với dòng chất lỏng; luồng khí mát hơn sau đó được thổi ngược trở lại qua các cửa gió. Khi nước ấm lên sẽ được bơm ngược trở lại nhà máy trung tâm, và lượng nhiệt thừa sẽ được giải phóng qua một tháp giải nhiệt.
Theo các nghiên cứu khoa học, thế hệ đầu tiên của các hệ thống làm mát như vậy đã được lắp đặt tại thành phố Denver của Mỹ vào năm 1889, sử dụng dung dịch amoniac hoặc nước muối làm chất lỏng phân phối. Việc sử dụng nước làm chất dẫn chỉ mới bắt đầu từ những năm 1960 tại khu vực miền Đông nước Mỹ và Châu Âu.
Ông Brian Vad Mathiesen, giáo sư chuyên về các hệ thống năng lượng tại Đại học Aalborg ở Đan Mạch, cho biết: “Nhờ vào quy mô lớn của hệ thống làm mát trung tâm so với máy lạnh thông thường, hiệu suất sử dụng điện năng có thể tăng thêm từ 30-50%.”
Tuy nhiên, ông nói thêm rằng dù nguyên lý hoạt động khá đơn giản, chi phí để xây dựng các mạng lưới làm mát này có thể lên tới hàng trăm triệu USD tùy thuộc vào quy mô.
Các hệ thống này cũng sẽ phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng gay gắt về nguồn nước, trong bối cảnh sự bùng nổ của các trung tâm dữ liệu và tình trạng lạm dụng quá mức đã khiến tài nguyên này bị suy giảm nghiêm trọng trên toàn thế giới. Lâu nay, các trung tâm dữ liệu tiêu thụ nhiều điện và nước đã phải đối mặt với làn sóng phản đối từ công chúng, bao gồm cả ở Johor - một bang của Malaysia giáp ranh với Singapore. Bang này đã phải ngừng phê duyệt các cơ sở dữ liệu có hiệu suất kém do những lo ngại về tình trạng thiếu nước.
Các sự cố kỹ thuật cũng có thể phát sinh. Sau khi hệ thống "District Cooling" đầu tiên dành cho nhà ở xã hội của Singapore được triển khai vào năm 2023, cư dân tại các căn hộ đã phàn nàn về tình trạng rò rỉ nước và các thiết bị thổi ra hơi ấm.
Để xử lý các sự cố ban đầu này, các kỹ sư tại trung tâm điều hành của mạng lưới Punggol đang theo dõi nhiệt độ nước, hoạt động của bơm và nhu cầu bảo trì thiết bị theo thời gian thực. Hiệu suất của hệ thống được đặc biệt chú trọng, xét đến các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Singapore, sự tập trung của quốc gia này vào an ninh năng lượng, cũng như những chuẩn bị đầy tham vọng nhằm thích ứng với một khí hậu ấm lên.
Ông Boonen của tập đoàn Engie nhận định: “Singapore đang có vị thế rất tốt trong khu vực để thúc đẩy và lên kế hoạch cho các cơ sở hạ tầng dài hạn.”
(Theo Bloomberg)
