Aarde smelt in een moordende hittegolf
In 2100 kan de hitte 90.000 Europeanen fataal worden, stelt een EU-rapport. Daarom proberen ingenieurs ons te behoeden voor oververhitting zonder energieverslindende airco’s. De huizen van de toekomst blijven vanzelf koel.
In de zomer van 2022 trok er door Europa en grote delen van het noordelijk halfrond een ongekende hittegolf.
In Groot-Brittannië steeg het kwik voor het eerst naar meer dan 40 °C. Centraal Portugal vestigde met 47 °C een nieuw Europees record.
En toen het in de herfst uiteindelijk afkoelde, hadden de zomertemperaturen in heel Europa 20.000 levens geëist.
De zomer was dan ook de heetste ooit gemeten in Europa. Zo lag de gemiddelde temperatuur 0,4 °C hoger dan in de zomer van 2021, die ook al records brak.
Maar in de toekomst zal een zomer als in 2022 helemaal niet ongewoon zijn.
In 2022 werd de aarde getroffen door enorme hitte. Op NASA’s weerkaart van 13 juli ligt de temperatuur in de zwarte gebieden boven de 40 °C.
Bij de verbranding van kolen, olie en gas komt CO2 vrij, dat het broeikaseffect veroorzaakt en de planeet opwarmt. Sinds de uitstoot begon te stijgen met de industrialisatie halverwege de vorige eeuw, is het op aarde gemiddeld 1 °C warmer geworden.
Dit lijkt misschien niet veel, maar we stoten momenteel meer CO2 uit dan ooit, dus de klimaatveranderingen zullen de komende jaren nog verder toenemen.
Als we de uitstoot niet verminderen, zal de temperatuur op aarde in 2100 naar verwachting nog eens 2 °C gestegen zijn. In het beste geval kunnen we de schade beperken tot 0,5 °C, maar de stijging van de temperatuur zal hoe dan ook direct tot uiting komen in het dodental.
EU-klimaatdeskundigen schatten in een nieuw rapport dat na 2100 in Europa in een gemiddeld jaar wel 30.000 mensen zullen sterven door hitte.
Dit gebeurt als de temperatuur slechts 0,5 °C extra stijgt. Bij een stijging met 2 °C loopt het jaarlijkse dodental op tot 90.000.
Die 0,5 °C kan tienduizenden doden eisen, omdat de temperatuurstijging een gemiddelde is en er zowel koudere perioden als tijden met extremere hittegolven aankomen.
De hitte maakt op dit moment meer slachtoffers, en als we het aantal doden willen beperken en het leven in dichtbevolkte gebieden draaglijker willen maken, moeten we onze steden aanpassen. En dat is precies waar ingenieurs op uit zijn.
Het lichaam raakt oververhit
Het lichaam functioneert optimaal bij een kerntemperatuur van 37,5 °C. Omgevingstemperaturen boven de 30 °C kunnen oncomfortabel zijn, maar het lichaam kan daarbij nog steeds warmte verliezen door te zweten.
Zweet helpt de temperatuur laag te houden door verdamping vanaf de huid, maar als de omgevingstemperatuur rond de 37 °C komt, wordt het effect minder en blijft het lichaam minder goed koel.
Al eeuwen zorgt het water in de fonteinen van Rome voor verkoeling op hete dagen. In 2022 werd het in de Italiaanse hoofdstad 40 °C.
Als de kerntemperatuur stijgt, sluit het lijf zich af. Een lichaamstemperatuur van 37,5 tot 40 °C heet oververhitting en veroorzaakt ongemak. Krijgt het lijf meer dan 40 °C te verduren, dan spreken we van een zonnesteek of hitteberoerte, die levensbedreigend kan zijn.
Je krijgt hoofdpijn, raakt verward en kunt niet meer helder spreken. Daarna volgen in het ergste geval spierkrampen, een daling van de bloeddruk, coma en ten slotte een hartstilstand.
Daarom is het belangrijk je lichaam te beschermen tegen extreme hitte door veel water te drinken, in de schaduw te blijven en lichamelijk werk te vermijden. Maar actieve koeling – airco – helpt ook.
Koele lucht geeft een warmer klimaat
Een airco heeft een binnen- en buitendeel: binnenin loopt een koelmiddel in een lagedrukverdamper, waardoor de vloeistof in gas verandert en koud wordt.
In het buitendeel zet een compressor het gas weer onder druk, waardoor het condenseert tot vloeistof en warm wordt. Hierdoor wordt de warmte van binnen naar buiten verplaatst, net als in een koelkast. Maar het proces kost energie.
47 °C bereikte het kwik in Portugal. Dit is de hoogste temperatuur die ooit in Europa is gemeten.
Het elektriciteitsverbruik hangt af van het temperatuurverschil tussen binnen en buiten, maar als het thuis 10 °C kouder moet zijn dan buiten, dan kan het verbruik wel 10-20 kWh per dag bedragen – 3500-7000 kWh per jaar.
Dit is ongeveer evenveel elektriciteit als een gemiddeld gezin gebruikt voor al het andere in het huishouden.
De productie van zo veel elektriciteit stoot 1-2 ton CO2 per jaar uit. Vermenigvuldigd met het aantal huishoudens in steden of landen is de uitstoot enorm.
In de VS schatten de autoriteiten dat jaarlijks 235 miljard kWh wordt gebruikt om particuliere woningen te koelen.
Om zo veel elektriciteit te produceren wordt 160 miljoen ton CO2 uitgestoten.
In de zomer van 2022 werd de Hammersmith Bridge in Londen ingepakt in verkoelende wikkels. Ingenieurs waren bang dat hij door de hitte zou barsten.
Door het energieverbruik is het actief koelen van lucht een neerwaartse spiraal: airconditioning stoot CO2 uit, waardoor de temperatuur stijgt en de behoefte aan airconditioning verder toeneemt.
De kou komt van onderen
Een duurzamere koeling ligt vlak onder onze voeten. Een paar meter diep in de bodem is de temperatuur het hele jaar vrij constant: in de winter is de grond warmer dan de lucht, in de zomer koeler.
Geothermische verwarming benut het temperatuurverschil om huizen in de winter te verwarmen via een warmtepomp, maar de grond kan ook worden gebruikt om gebouwen in de zomer te koelen via een passief koelsysteem dat geen elektriciteit gebruikt.
De warme buitenlucht wordt in ondergrondse kanalen gezogen en koelt af. De kanalen monden uit in het gebouw, waar de koele lucht de temperatuur laag houdt.
Als de lucht wordt opgewarmd, stijgt ze op en wordt ze afgevoerd via ventilatie of een zonnetoren – een zwartgeverfde ‘schoorsteen’ langs het gebouw die de lucht verder opwarmt, waardoor er een opwaartse zuigkracht ontstaat.
De uitstromende warme lucht creëert een onderdruk in huis, waardoor nieuwe, gekoelde lucht wordt aangezogen door de ondergrondse kanalen.
Ondergronds kanaal koelt het huis
Door gebruik te maken van het temperatuurverschil tussen bodem en lucht kan een gebouw bijna zonder energieverbruik gekoeld worden. De warme binnenlucht stijgt op, waardoor een negatieve druk ontstaat die verse, gekoelde lucht aanzuigt.
Hete lucht wordt de bodem in gezogen
Een schacht voert de warme buitenlucht door een kanaal enkele meters onder de grond, waar de lucht wordt gekoeld.
Koele lucht stroomt naar binnen
Vanuit het ondergrondse kanaal wordt de koele lucht via een centrale ventilatieschacht verspreid in het gebouw.
Zonnetoren zuigt de warmte weg
De ‘zonnetoren’ werkt als een schoorsteen die door de zon wordt verwarmd en de warme, opstijgende lucht uit het gebouw trekt.
Op het schiereiland Coney Island in New York, VS, komt een toren met 463 woningen, die zo gekoeld gaan worden.
Onder de toren wordt de lucht geleid door 153 schachten die tot 150 meter diep in de bodem zijn aangebracht. Hier is de luchttemperatuur constant – en veel lager dan de tot 40 °C die de stad in de zomer te verduren kan krijgen.
In Harare, Zimbabwe, maakt winkelcentrum Eastgate sinds de opening in 1996 gebruik van passieve koeling. En de architect, Mick Pearce, liet zich voor het gebouw inspireren door termietennesten.
Termieten leven in torens, waarbij ondergrondse gangen zorgen voor een continue instroom van koele lucht die door de torens opstijgt en afkoelt.
Met dit principe creëerde Pearce een modern winkelcentrum dat voor koeling 90 procent minder energie verbruikt dan vergelijkbare gewone gebouwen.
10-12 °C lager is de temperatuur in de straten van de woestijnstad Phoenix in de VS, waar het asfalt wit geverfd is.
Zowel het Afrikaanse winkelcentrum als de New Yorkse toren zijn gebouwd om jaren mee te gaan. De energiebesparingen lopen flink op, maar de lange levensduur van gebouwen kan ook een probleem zijn, want passieve koelsystemen moeten al in het ontwerp zijn meegenomen.
En het is moeilijk om in bestaande bouw achteraf nog ondergrondse koelsystemen aan te brengen.
Witte verf koelt woestijnstad
Gelukkig zijn er andere mogelijkheden om het verblijf in een grote stad draaglijk te maken als een hittegolf toeslaat. Eén daarvan is wel heel simpel: witte verf.
In de Amerikaanse stad Phoenix kan het in de zomer 50 °C worden, en elk jaar worden circa 300 inwoners het slachtoffer van de hitte.
De hitte is extra intens door het zwarte asfalt dat 25 procent van het stadsoppervlak bedekt. Zwart absorbeert een groot deel van de stralingswarmte, waardoor de temperaturen stijgen.
3 dingen die JIJ kunt doen
Drink voldoende water
Je lichaam bestaat voor 60 procent uit water en als je zweet, moet je water drinken om uitdroging – en dus hoofdpijn, misselijkheid en duizeligheid – te voorkomen. Normaal kun je toe met 2 liter water per dag, maar tijdens een hittegolf kun je het dubbele nodig hebben.
Zet de ventilator uit als de hitte op zijn ergst is
Het lichaam koelt af doordat zweet op de huid verdampt. Een ventilator kan de verdamping versnellen, maar bij extreme hitte werkt dat niet. Als de lucht boven de 37 °C is, zal de luchtstroom het lichaam niet koelen, maar juist verder opwarmen.
Houd de temperatuur in de slaapkamer laag
Een warme slaapkamer werkt slecht voor de remslaap, waarin de hersenen indrukken en informatie verwerken. Als je het raam overdag, als de temperatuur het hoogst is, dichtdoet en ’s avonds weer opent, heb je meer kans op een goede nachtrust.
Daarom hebben de wegen een lichte kleur gekregen. Tot nu toe is 100 kilometer zwart asfalt wit geverfd.
De temperatuur langs de lichte straten is 10-12 °C lager dan op zwarte stukken. De maatregel vermindert ook de kans dat het asfalt zacht wordt door de hitte en beschadigd wordt door zwaar verkeer.
Phoenix wil het project uitbreiden, maar ook andere eenvoudige oplossingen kunnen beschermen tegen de ergste hitte.
In de schaduw van bomen is het 20 °C lager dan in direct zonlicht, en wanneer de bomen groot genoeg zijn, kunnen ze schaduw werpen op warme gebouwen.
Bomen hebben ook langdurig effect. Een 20 jaar oude boom heeft circa 5 ton CO2 opgeslagen en draagt dus niet bij aan het broeikaseffect in de atmosfeer.