Ново глобално изследване на Съвместния изследователски център на Европейската комисия показва, че климатичните промени постепенно преместват географията на енергийната уязвимост на сградите. Докато днес значителна част от проблема е концентрирана в по-студени райони със стар и разпръснат сграден фонд и високи потребности от отопление, през следващите десетилетия все по-голям натиск се очаква в горещите и бързо урбанизиращи се региони на Африка и Азия. Причината е комбинацията между повишаващи се температури, неподходяща за местния климат форма на сградите, ограничени стандарти за енергийна ефективност и по-ниска икономическа способност на домакинствата и държавите да инвестират в климатизация и обновяване.
Проучването предлага първата глобална карта на райони, в които характеристиките на сградния фонд могат да доведат до над средното потребление на енергия за осигуряване на приемлив топлинен комфорт. Анализирани са над 2 милиарда сгради в световен мащаб, а приблизително 48 милиона души живеят в територии, определени като особено уязвими според използвания модел. JRC подчертава, че осигуряването на комфорт вече не означава единствено приятна температура: при все по-чести екстремни горещини или студове способността на сградата да поддържа безопасни вътрешни условия придобива и пряко значение за здравето и благосъстоянието на обитателите.
Какво означава „климатизационна уязвимост“?
Основното нововъведение на изследването е понятието “climatization vulnerability” – климатизационна уязвимост. То описва допълнителния натиск върху енергийното потребление, който възниква, когато по-стар сграден фонд и неподходяща спрямо местните климатични условия компактност на сградите се комбинират с потребността от отопление или охлаждане. Индикаторът не измерва действителното потребление на всяка отделна сграда, а служи като глобален сравнителен инструмент за идентифициране на райони, в които рискът от висока енергийна потребност и топлинен дискомфорт е по-голям.
Изследователите използват два основни показателя – възрастта на сградата и нейната компактност. Компактността се измерва чрез т.нар. shape factor – съотношението между външната повърхност на сградната обвивка и отопляемия или охлаждания обем. Колкото по-голяма е изложената на външната среда повърхност спрямо вътрешния обем, толкова по-малко компактна е сградата. Това означава потенциално по-големи топлинни загуби през зимата и по-голямо проникване на топлина през лятото.
Тази зависимост обаче не трябва да се разбира механично, тъй като много високата компактност също може да създаде проблеми в горещ и влажен климат, ако ограничава естествената вентилация и пасивното охлаждане. Затова JRC не твърди, че съществува една универсална „идеална“ форма на сградата. Подходящата компактност зависи от местния климат, конструкцията, материалите, ориентацията и начина на използване на сградата.
Възрастта на сградния фонд е вторият основен показател. Около 43% от сградите в света са построени преди 1980 г., когато в много държави все още не съществуват или са слабо развити изискванията за енергийна ефективност. Старите сгради обаче не се приемат автоматично за неефективни. Част от тях са били реновирани, някои традиционни конструкции имат добри пасивни характеристики, а глобалните бази данни не съдържат достатъчно информация за изолацията, прозорците, отоплителните и охлаждащите системи във всяка конкретна сграда. Затова възрастта се използва като индикатор, а не като директна оценка на реалното енергийно представяне.
Глобалната география на сградния фонд
Резултатите показват значителни различия между регионите. По-компактните сгради са характерни за гъстите градски центрове на Южна Корея, Япония, Персийския залив, части от Европа и САЩ, докато по-разпръснати и нискоетажни конструкции са по-разпространени в Субсахарска Африка, Южна Азия, Латинска Америка и Близкия изток. Бързата и често недостатъчно регулирана урбанизация в някои от тези региони е довела до строителство, което невинаги е оптимизирано от гледна точка на бъдещата енергийна ефективност.
Европа и Северна Америка, от своя страна, имат много по-стар сграден фонд. Най-старите концентрации на сгради се намират основно в Европа, Северна Америка и бившите съветски държави, докато голяма част от строителството след 1980 г. е концентрирано в Африка, Азия, Китай, Индия и други бързо развиващи се региони. Така глобалната картина съдържа две различни предизвикателства: развитите икономики трябва да обновяват голям съществуващ фонд, докато бързо урбанизиращите се държави имат възможност – и необходимост – да избегнат създаването на нов неефективен фонд още на етапа на строителство.
Особено ясно е разграничението между градски и селски райони. Над 90% от застроената повърхност в градските центрове е определена като компактна, докато в районите с много ниска и ниска плътност този дял спада до около 10%. По-разпръснатите, нискоетажни сгради в периферните и селските райони имат по-голяма външна повърхност спрямо вътрешния си обем и следователно могат да бъдат по-чувствителни към външните температури. Днес именно такива населени места в по-студените климатични зони са сред основните концентрации на идентифицираната уязвимост.
Анализът на повече от 9 000 градски центъра показва и важна тенденция: в много региони новите сгради с времето са ставали по-малко компактни. Особено изразена е тази динамика в части от Глобалния юг. Изследователите идентифицират четири различни траектории на връзката между възрастта и компактността на сградите, които са ясно свързани с регионалните модели на урбанизация, доходите, населението и икономическото развитие.
Доходите се превръщат в основен фактор на климатичната уязвимост
Една от най-важните констатации е, че климатичната уязвимост на сградите не е само технически въпрос. Тя е силно свързана с икономическите възможности на съответните държави и домакинства.
Според изследването само около 25% от държавите с ниски и по-ниски средни доходи прилагат минимални енергийни изисквания към нови и обновявани сгради, в сравнение с приблизително 50% от държавите с по-високи средни и високи доходи. В по-бедните държави сградите средно са и по-малко компактни, по-ниски и по-леки като конструкция. Комбинацията от ниска топлинна маса и по-малка компактност ги прави по-чувствителни към резки промени на външната температура, особено когато липсва достъпна климатична техника.
Проблемът се усилва от очакваното нарастване на потреблението. За държавите с ниски и средни доходи, без Китай, се прогнозира почти 30% увеличение на енергийното търсене през следващото десетилетие, като около три четвърти от допълнителното потребление според използваните в научната статия източници може да бъде покрито от изкопаеми горива. Това означава, че недостатъчно ефективният нов сграден фонд може да увеличи едновременно натиска върху енергийните системи, разходите на домакинствата и емисиите.
Именно тук се появява и социалното измерение. В по-богатите държави домакинствата и публичните институции по-често разполагат с ресурс за обновяване, климатизация и подобряване на сградната обвивка. В по-бедните и бързо затоплящи се региони достъпът до климатизация е по-ограничен, а цената на допълнителната електроенергия може да бъде съществено препятствие. Затова една и съща физическа характеристика на сградата може да има значително по-тежки последствия в държава с ниски доходи.
Климатичният риск се премества на юг
Днес моделът идентифицира приблизително 48 милиона души, живеещи в райони с висока климатизационна уязвимост. В настоящите климатични условия значителна част от тях се намират в селски и разпръснати селища в студените части на Европа, Източна Азия и Северна Америка. При глобалното затопляне обаче тази география се променя.
Научното изследване прогнозира, че потребностите от охлаждане в екваториалните и тропическите региони ще нарастват силно. Cooling degree days в засегнатите области могат да се увеличат с поне 75%, а при определени сценарии – до пет пъти до края на века. В същото време част от сегашната уязвимост, свързана със студен климат, може да намалее поради по-меките зими. По този начин натискът постепенно се измества от северните студени региони към Сахел, Субсахарска Африка, държавите от Персийския залив, Пакистан и други части на Южна Азия.
Прогнозите за броя на изложените хора зависят силно от използвания климатичен и социално-икономически сценарий. В резюмето на научната статия е посочено, че при разглежданите като вероятни социално-икономически пътища броят на хората в уязвими райони може да бъде с 10–30% по-висок до 2100 г. Подробните сценарийни резултати обаче показват значително по-широк диапазон: при някои климатични проекции броят може да остане приблизително около сегашните 48 милиона, а при други да се увеличи два до три пъти, основно в Субсахарска Африка и Азия. JRC именно този по-широк рисков диапазон подчертава в публичното си съобщение.
Особено тревожна е комбинацията между климатични и демографски промени. Регионите, където се очаква едно от най-силните увеличения на населението до края на века – особено Централна и Източна Африка, части от Западна Африка и Южна Азия – в значителна степен се припокриват с районите, изложени на значително по-тежки горещини. Това означава, че милиони нови сгради ще бъдат изградени именно там, където бъдещата потребност от охлаждане ще нараства най-бързо.
Различните региони изискват различни решения
JRC подчертава, че глобалните резултати не предполагат универсален пакет от мерки. Необходимите решения зависят от характеристиките на съществуващия фонд, климата, доходите и темпа на урбанизация.
В развитите икономики, включително Европа, проблемът е до голяма степен свързан със стария сграден фонд. При компактните градски сгради подмяната на прозорци, подобряването на топлоизолацията, по-ефективните отоплителни и охлаждащи системи и подобряването на естествената вентилация могат значително да намалят енергийното потребление, без непременно да са необходими сложни структурни реконструкции. Допълнителни мерки срещу прегряването включват отразяващи материали, зелени площи и пропускливи настилки.
В селските райони с по-разпръснати и нискоетажни сгради JRC поставя по-силен акцент върху изолацията на сградната обвивка и собственото производство на слънчева енергия. По-голямата външна повърхност на тези сгради увеличава топлообмена с околната среда, но същевременно може да предостави по-голяма площ за интегриране на фотоволтаични технологии.
В бързо урбанизиращите се държави с ниски доходи приоритетът е различен: да не се създава неефективен сграден фонд, който ще остане в експлоатация десетилетия. JRC посочва минимални стандарти за компактност, използване на конструкции с по-висока топлинна маса, изолационни изисквания и пасивна вентилация. При много плътна застройка са важни достатъчно големи отвори за естествена вентилация, засенчване на фасадите, растителност и подходящи разстояния между сградите.
Значение за енергийния сектор
Макар изследването да е фокусирано върху сградите, неговите резултати имат пряко значение и за енергийните системи. Сградите представляват около 30% от глобалното крайно енергийно потребление и около 28% от свързаните с енергията емисии, а потребността от охлаждане се очаква да нараства значително при продължаващо затопляне. Това означава, че качеството и формата на сградния фонд влияят не само върху сметките на отделните домакинства, но и върху общото електрическо натоварване, необходимостта от нови мощности, мрежи и гъвкавост и върху възможността за ограничаване на емисиите.
Изследването показва и защо енергийната ефективност трябва да се разглежда като ресурс на самата енергийна система. Ако новото строителство в най-бързо растящите и най-горещите региони изисква интензивна активна климатизация, бъдещото потребление на електроенергия може да нарасне чувствително. Обратно, пасивното охлаждане, подходящата компактност, изолацията и други архитектурни решения могат да ограничат част от това бъдещо търсене още преди да възникне. Това е един от основните практически изводи, които следват от резултатите на JRC.
Методология и ограничения
Оценката се основава на Global Human Settlement Layer (GHSL) на JRC, който комбинира сателитни изображения, пространствени данни и демографска информация. Използвани са данни за застроена площ, приблизителна възраст, височина и обем на сградите, тяхната употреба и степента на урбанизация. Тези данни са комбинирани с климатични показатели, включително heating and cooling degree days от Copernicus Interactive Climate Atlas, както за историческия период 1991–2020 г., така и за бъдещи периоди до края на века.
Авторите изрично предупреждават, че моделът е глобален proxy-based подход, а не енергийно обследване на отделни сгради. Той не разполага с пълна информация за изолация, вид на прозорците, ремонтен статус, отоплителни и климатични инсталации, поведението на обитателите или местните културни модели на адаптация. Затова резултатите трябва да се използват за сравнително картографиране и определяне на приоритетни райони, а не като заместител на локални технически обследвания.
Това ограничение е особено важно за Европа, където значителна част от стария сграден фонд вече е преминала през различни форми на обновяване. Самата възраст на сградата не доказва ниска ефективност. JRC поради това планира последващо специализирано изследване за Европа, което ще включи повече променливи и ще позволи по-подробен анализ на регионалните различия и необходимите мерки за адаптация.
Основният извод на JRC е, че глобалното затопляне не просто увеличава енергийното потребление на сградите – то променя географията на самата уязвимост. Днешният риск е свързан до голяма степен със стар, разпръснат и енергийно неефективен фонд в по-студени региони. В бъдеще все по-голяма част от натиска ще се концентрира в държави с високи температури, бърз прираст на населението и ограничени икономически възможности за адаптация.
Това прави решенията, които се вземат днес за новото строителство и обновяването на сградите, стратегически важни за бъдещата енергийна система. За Европа ключът е ускореното и правилно насочено обновяване на съществуващия фонд и адаптирането му към по-горещ климат. За бързо развиващите се икономики основното предизвикателство е новите градове и квартали да бъдат проектирани така, че да не създават дългосрочна зависимост от постоянно нарастващо потребление на електроенергия за охлаждане.
Публикацията на JRC следователно поставя енергийната ефективност на сградите в по-широк контекст: като инструмент едновременно за климатична адаптация, енергийна сигурност, достъпен топлинен комфорт и ограничаване на бъдещите емисии. Глобалната карта не предоставя готово решение за всяка държава, но ясно показва къде комбинацията от климат, сграден фонд и социално-икономически условия може да създаде най-силен натиск – и защо политиките трябва да бъдат адаптирани към конкретния регионален контекст.
