Mùa hè quá nóng, Trung Quốc tính làm mát bằng... nước đá và AI

Khi các đợt nắng nóng cực đoan liên tiếp phá vỡ kỷ lục nhiệt độ, nhu cầu sử dụng điều hòa không khí tại Trung Quốc tăng mạnh, kéo theo áp lực chưa từng có lên hệ thống điện quốc gia. Thay vì tiếp tục lắp đặt hàng triệu máy điều hòa riêng lẻ cho từng tòa nhà, nhiều thành phố lớn của nước này đang theo đuổi một hướng đi hoàn toàn khác: xây dựng mạng lưới làm mát tập trung ở quy mô toàn khu đô thị. Mô hình này không chỉ giúp giảm tiêu thụ điện mà còn được xem là nền tảng quan trọng trong chiến lược phát triển đô thị thông minh và bền vững.

Điểm cốt lõi của giải pháp là thay thế hàng loạt hệ thống điều hòa độc lập bằng một trạm năng lượng trung tâm có nhiệm vụ sản xuất nước lạnh. Nguồn nước này sau đó được dẫn qua mạng lưới đường ống ngầm để cung cấp cho các tòa nhà trong khu vực. Sau khi hấp thụ nhiệt từ không gian bên trong, nước sẽ quay trở lại trạm để tiếp tục được làm lạnh và tái sử dụng trong một chu trình khép kín. Cách làm này giúp giảm đáng kể việc đầu tư trùng lặp hệ thống làm lạnh tại từng công trình, đồng thời giải phóng diện tích trên mái và tầng kỹ thuật của các tòa nhà. Một trong những dự án tiêu biểu là khu hợp tác kinh tế tại Thâm Quyến, nơi trạm năng lượng số 5 từng được xem là hệ thống làm mát tập trung lớn nhất châu Á. Trạm có khả năng cung cấp dịch vụ làm mát cho khoảng 2,75 triệu m² diện tích sàn. Theo quy hoạch, khi toàn bộ 10 trạm đi vào hoạt động, mạng lưới này có thể tiết kiệm khoảng 130 triệu kWh điện và giảm hơn 130.000 tấn khí thải CO₂ mỗi năm.

Hệ thống làm mát tập trung giúp nhiều đô thị Trung Quốc giảm đáng kể điện năng tiêu thụ trong mùa hè.

Không chỉ dừng lại ở Thâm Quyến, mô hình này đang được mở rộng tại nhiều thành phố lớn khác như Quảng Châu. Tại đây, một dự án năng lượng tích hợp đang được triển khai cho khu tài chính rộng khoảng 8 km² với mạng lưới kết nối tám trạm năng lượng trung tâm. Điểm đặc biệt của hệ thống không chỉ nằm ở quy mô mà còn ở khả năng tối ưu phụ tải điện. Thay vì hoạt động hết công suất vào ban ngày - thời điểm nhu cầu sử dụng điện đạt đỉnh - các trạm sẽ sản xuất và tích trữ năng lượng lạnh dưới dạng đá vào ban đêm, khi giá điện thấp và lưới điện ít chịu áp lực hơn. Khi nhiệt độ tăng cao vào hôm sau, lượng đá này sẽ được sử dụng để làm lạnh nước, góp phần giảm tải cho hệ thống điện. Bên cạnh đó, nhiều địa phương còn tận dụng nguồn nhiệt ổn định trong lòng đất thông qua công nghệ bơm nhiệt địa nhiệt hoặc tái sử dụng nước thải đã xử lý để phục vụ quá trình làm mát, tạo nên một hệ sinh thái năng lượng tuần hoàn có hiệu suất cao.

Nếu hệ thống đường ống là "mạch máu" của mạng lưới làm mát thì trí tuệ nhân tạo (AI) được xem là "bộ não" điều khiển toàn bộ hoạt động. Các nền tảng quản lý thông minh liên tục thu thập dữ liệu về thời tiết, nhu cầu sử dụng điện, mật độ người trong từng tòa nhà và trạng thái của lưới điện để đưa ra phương án vận hành tối ưu. Thuật toán AI có thể tự động quyết định thời điểm tăng công suất sản xuất nước lạnh, kích hoạt nguồn dự trữ từ băng đá hoặc chuyển một số hoạt động tiêu thụ năng lượng sang khung giờ thấp điểm. Nhờ đó, hệ thống luôn duy trì khả năng làm mát ổn định ngay cả trong những ngày nắng nóng gay gắt mà vẫn hạn chế nguy cơ quá tải điện. Đây cũng là xu hướng đang được nhiều quốc gia nghiên cứu nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu và nhu cầu điện ngày càng gia tăng tại các đô thị lớn.

AI đóng vai trò điều phối hệ thống làm mát tập trung, giúp cân bằng nhu cầu sử dụng điện và tối ưu hiệu suất vận hành.

Sự chuyển dịch của Trung Quốc cho thấy tư duy về hạ tầng làm mát đang thay đổi mạnh mẽ. Thay vì xem điều hòa là thiết bị riêng lẻ phục vụ từng hộ gia đình, các nhà quy hoạch coi việc làm mát là một phần của hạ tầng đô thị, tương tự hệ thống điện, nước hay giao thông. Cách tiếp cận này không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mà còn giúp giảm phát thải carbon, tối ưu không gian xây dựng và tăng khả năng chống chịu của thành phố trước các đợt nắng nóng kéo dài. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt, những mạng lưới làm mát thông minh kết hợp AI, tích trữ năng lượng và khai thác nguồn nhiệt tự nhiên có thể trở thành lời giải quan trọng cho các siêu đô thị trong tương lai, thay vì tiếp tục phụ thuộc hoàn toàn vào hàng triệu chiếc điều hòa hoạt động riêng lẻ.

Thiên Trang (TH)