Từ AI đến sơn làm mát: Cách các tòa cao ốc ở Hồng Kông đang tìm cách tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường bằng công nghệ cao

Nằm sâu trong lòng của Exchange Square - tòa nhà phức hợp nằm ở trung tâm Hồng Kông - là một hệ thống ngầm bí ẩn. Đó là một loạt các máy bơm và ống dẫn, sử dụng nước biển trực tiếp từ bến cảng Victoria vào để làm mát hệ thống điều hòa không khí của khu khu vực, nơi bên trên là ba khối nhà văn phòng và một trung tâm mua sắm và cũng là nơi đặt thị trường tài chính của thành phố cùng một số lãnh sự quán.

Khoảng 64.000 mét khối nước biển chảy qua hệ thống này mỗi ngày, và để dễ hình dung thì nó đủ để lấp đầy 26 bể bơi cỡ Olympic. Nó hoạt động một cách ồn ào, nhưng đang góp phần biến đổi một trong những thành phố đông đúc nhất thế giới để giảm một lượng lớn khí thải carbon đưa ra môi trường.

Hệ thống làm mát bằng nước biển tại Exchange Square.

Hệ thống này cũng sử dụng năng lượng ít hơn tới 35% so với hệ thống làm mát bằng không khí thông thường, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí cho chủ sở hữu của nó là công ty Hongkong Land. Để biết thêm rằng gần một nửa mức tiêu thụ năng lượng ở quận trung tâm này được dùng vào việc vận hành các hệ thống điều hòa không khí.

“Chúng tôi đi tiên phong trong hệ thống làm mát trực tiếp bằng nước biển ở Hồng Kông”, giám đốc kỹ thuật của Hongkong Land, Derek Chan, cho biết. 'Hệ thống làm lạnh này được điều khiển tự động, vì vậy bạn sẽ không tìm thấy bất kỳ người điều hành nào ở đây.'

Hongkong Land, một đơn vị của tập đoàn Jardine Matheson, đã sử dụng nước biển từ năm 1963 để làm mát khu bất động sản rộng 450.000 m2 ở gần bến cảng. Toàn bộ quá trình giám sát và quản lý đặt tại tầng cao nhất của tòa nhà 52 tầng Two Exchange Square. Nơi đây, trí tuệ nhân tạo, máy học, Internet of Things (IoT) và các ứng dụng mang đậm tính công nghệ của thế kỷ 21 đều tập trung trong một trung tâm chỉ huy rộng 400 mét vuông.

Tất cả những điều này đã giúp nhà phát triển tiết kiệm được 30% năng lượng và giảm 40% lượng khí thải carbon vào cuối năm 2021 so với năm 2008, khi tiến hành đợt kiểm toán toàn diện về năng lượng đầu tiên.

Andy Yeung, giám đốc và trưởng bộ phận dịch vụ kỹ thuật của Hongkong Land, cho biết trong một cuộc phỏng vấn qua email: “Làm việc với các tòa nhà hiện tại mang lại nhiều thách thức, nhưng chúng tôi quyết tâm vượt qua những thách thức này bằng các công nghệ và hệ thống mới.”

Toàn cảnh Hồng Kông.

Hồng Kông có hơn 10.000 tòa nhà cao tầng , trong đó có hơn 2.000 tòa nhà chọc trời cao hơn 100 mét. Không có gì ngạc nhiên khi các cao ốc này đang trở thành một nguồn phát thải carbon chính của thành phố.

Theo bài phát biểu về chính sách năm 2021 của cựu Đặc khu trưởng Hồng Kông Lâm Trịnh Nguyệt Nga, các tòa nhà chiếm khoảng 90% lượng điện tiêu thụ ở Hồng Kông. Bà nhấn mạnh tầm quan trọng của các tòa nhà xanh trong việc giảm nhu cầu năng lượng như một phần, trong nỗ lực của chính phủ nhằm đạt được mức phát thải carbon ròng vào năm 2050.

Chính quyền đã đặt mục tiêu giảm mức tiêu thụ điện của các tòa nhà thương mại từ 30% đến 40% và của các tòa nhà dân cư từ 20% đến 30% vào năm 2050 so với mức năm 2015. Họ hy vọng sẽ đạt được nửa chặng đường tới các mục tiêu đó vào năm 2035.

Tiêu thụ điện theo nhu cầu sử dụng ở Hồng Kông năm 2019

Sản xuất điện cũng là nguồn phát thải chính ở Hồng Kông. Nó chiếm khoảng 60% tổng lượng khí thải vào năm 2020, gửi khoảng 20,4 triệu tấn carbon dioxide vào khí quyển , theo dữ liệu mới nhất được Cục Bảo vệ Môi trường công bố vào tháng Sáu. Các nguồn phát thải chính khác là lĩnh vực giao thông vận tải ở mức 19,7% và quản lý chất thải là 8,7%.

Một đơn vị phát triển nhà thương mại lớn khác ở Hồng Kông, Swire Properties, đã khởi động Green Performance Pledge. Đây là một sáng kiến bao gồm toàn bộ chu kỳ thuê nhà, từ các lĩnh vực lắp đặt tới vận hành văn phòng để giúp cải thiện “dấu chân carbon” và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng.

Công ty tư vấn bất động sản JLL thì lắp đặt hệ thống đồng hồ đo điện thông minh tại văn phòng của mình như một phần của kế hoạch. Hệ thống này giúp giám sát việc sử dụng năng lượng trong các khu vực khác nhau. Và JLL phát hiện ra rằng gần một nửa lượng điện được tiêu thụ ngoài giờ hành chính. Vì vậy, họ đã loại bỏ các thiết bị không được sử dụng như máy làm đá, dẫn đến việc giảm 9,3% năng lượng sử dụng trong các khu vực và quán cà phê làm việc từ tháng 10 năm ngoái đến tháng 6 năm nay.

Công ty tư vấn bất động sản này cũng đang nghiên cứu việc tăng nhiệt độ phòng trung bình của điều hòa không khí trong phòng máy chủ và sẽ thay thế tất cả hệ thống chiếu sáng hiện có - hơn 1.000 bóng đèn - bằng đèn LED.

Đơn vị quản lý tài sản có trụ sở tại Hà Lan, APG Investments Asia, hiện thuê văn phòng của Swire Properties cũng đã tham gia vào Cam kết Hiệu suất Xanh và đã tìm cách quản lý để giảm 10% lượng khí thải carbon trong văn phòng mới của mình hàng năm. Đơn cử như việc sử dụng các cảm biến chuyển động tắt các thiết bị điện và tối đa hóa việc sử dụng ánh sáng ban ngày trong toàn văn phòng.

Swire Properties cũng phát triển một chương trình giảm thiểu rác thải thông minh bằng cách lắp cân thông minh bên dưới các thùng rác để thu thập dữ liệu tái chế và xử lý rác thải trong văn phòng. Đồng thời, họ sử dụng các màn hình hiển thị được kết nối với hệ thống dữ liệu để công khai tiến độ giảm thiểu rác thải của các đơn vị tham gia.

Thử nghiệm kéo dài bảy tháng với sự tham gia của 15 đội từ bảy tòa tháp văn phòng do Swire Properties quản lý đã giúp giảm 14% lượng lãng phí trên mỗi nhân viên. Theo tính toán, chương trình này đã tiết kiệm được 51.847kg khí thải carbon dioxide, tương đương với việc trồng 1.250 cây xanh.

Một tòa nhà với những chiếc điều hòa không khí đặc trưng tại Hồng Kông.

Công ty công nghệ kỹ thuật Negawatt Utility thì lại chọn hướng phát triển một nền tảng tập trung kỹ thuật số để quản lý lượng khí thải carbon của các tòa nhà.

Arthur Lam, Giám đốc điều hành của Negawatt cho biết: “Với IoT và phân tích dữ liệu, chúng tôi có thể hiểu cách tòa nhà đang vận hành và đưa ra các đề xuất về cách tinh chỉnh, chẳng hạn như lý do tại sao các tòa nhà đôi khi quá nóng và quá lạnh”.

Công ty đã hợp tác với Schroders Capital vào năm 2019 để tiến hành một dự án thử nghiệm tại Worfu, một trung tâm mua sắm cộng đồng ở North Point. Kể từ đó tới nay, việc khởi động dự án đã giúp giảm sử dụng năng lượng khoảng 200.000 kilowatt giờ (kWh) - tương đương với 14 tấn khí thải carbon - thông qua việc tối ưu hóa các máy làm lạnh.

Điều hòa không khí chiếm 28% lượng điện tiêu thụ của Hồng Kông vào năm 2019, theo dữ liệu từ Cục Dịch vụ Cơ điện và Cơ khí. Do đó, một nhóm nghiên cứu sinh và chuyên viên nghiên cứu từ Đại học Thành phố Hồng Kông đã tìm cách giảm thiểu việc sử dụng máy điều hòa không khí.

Họ thành lập công ty I2Cool vào tháng 6/2021 và ra mắt sản phẩm đầu tiên của mình, iPaint, một loại sơn làm mát có thể làm giảm nhiệt độ bề mặt của các tòa nhà. Loại sơn này được cấp bằng sáng chế, được lấy cảm hứng từ da tự làm mát của loài kiến bạc Sahara. Nó phản xạ hơn 95% bức xạ mặt trời và phát ra nhiệt hồng ngoại.

Điều hòa không khí chiếm 28% lượng điện tiêu thụ của Hồng Kông vào năm 2019.

Martin Zhu, đồng sáng lập của I2Cool, cho biết khi so sánh với sơn trắng thông thường, iPaint có thể tạo ra hiệu quả làm mát tức thì từ 4 đến 7 độ C khi được sơn trên nóc các tòa nhà. Sử dụng một mét vuông iPaint có thể tiết kiệm 120 kWh điện và loại bỏ 70kg khí thải carbon dioxide hàng năm, tương đương với việc trồng sáu cây xanh, theo trang web của công ty.

Bên cạnh đó, giảm lượng carbon trong các tòa nhà - lượng khí thải liên quan đến vật liệu và xây dựng trong toàn bộ vòng đời của một tòa nhà - cũng là yếu tố quan trọng để khử carbon trong môi trường xây dựng.

Vì vậy, các công ty xây dựng và nhà thầu như Gammon Construction đã và đang sử dụng các vật liệu có lượng khí thải carbon thấp hơn. Công ty có hơn 480 sản phẩm bê tông carbon thấp được chứng nhận, với lượng khí thải carbon thấp hơn khoảng 15 đến 30% so với bê tông thông thường, theo giám đốc điều hành Kevin O'Brien.

“Lý do tại sao bê tông là một thách thức là vì một phần của công thức là xi măng, và xi măng sử dụng rất nhiều năng lượng để sản xuất, cả để chiết xuất nguyên liệu thô và sau đó là năng lượng cần thiết để sản xuất xi măng”, O'Brien cho biết.

Theo tổ chức nghiên cứu Chatham House có trụ sở tại London, việc sản xuất bê tông chiếm khoảng 8% lượng khí thải carbon dioxide trên thế giới.