Нагрев воды в домах и коммерческих зданиях и производство низкотемпературного пара в многоквартирных домах и на промышленных объектах являются одними из самых больших неиспользованных возможностей сокращения выбросов углерода, сокращения счетов за электроэнергию и расширения использования возобновляемых источников энергии. нового исследования от Schatz Energy Research Center в сотрудничестве с NRDC и другими партнерами.
Производство горячей воды и пара в домах, коммерческих зданиях и низкотемпературных (менее 300 градусов) промышленных объектах в США отвечает за 520 миллиона метрических тонн выбросов углерода ежегодно, что эквивалентно 113 миллионам автомобилей в год и на 27 процентов больше, чем 410 миллионов метрических тонн, связанных с отоплением зданий. На тепло приходится четверть всех выбросов в результате использования энергии в США, и в этом отчете рассматривается примерно 10 процентов выбросов в США в результате использования энергии. Исследование также выявило потенциальную экономию средств на счетах в размере 30 миллиардов долларов в год при крупномасштабном развертывании.
Традиционно потребность в горячей воде и паре удовлетворялась за счет сжигания ископаемого топлива в водонагревателях и котлах, что приводило к снижению загрязнения климата и воздуха. Хорошей новостью является то, что существуют и уже широко используются во многих странах технологии, которые могут сократить эти выбросы наполовину или более с помощью современной электросети, открывая путь к горячей воде и пару, не содержащим углерода и загрязнений, при питании от возобновляемых источников энергии. при снижении энергозатрат по сравнению с обычными газовыми котлами.
Что такое водонагреватели с тепловым насосом?
Тепловые водяной насос для нагрева воды и пара то же, что светодиодные лампы для освещения и электромобили для транспорта: технологическое решение 21-го века, готовое к прайм-тайму. Просто требуется серьезное внимание и поддержка со стороны политиков, чтобы вытеснить устаревшие и загрязняющие окружающую среду технологии.
Водонагреватели с тепловым насосом используют законы термодинамики, чтобы производить в четыре-пять раз больше энергии, чем они потребляют, и до семи-восьми раз в промышленных применениях, эффективно поглощая тепло из воздуха, воды или земли и концентрируя его. в бак с горячей водой. Этот процесс, подобный тому, который используется в кондиционерах и холодильниках, намного эффективнее, чем даже самые эффективные газовые водонагреватели и бойлеры. Таким образом, несмотря на то, что газ дешевле электричества на единицу энергии, экономия энергии от современного теплового насоса более чем компенсирует разницу в цене, что приводит к снижению затрат на энергию. Экономия еще более убедительна при замене электрического сопротивления, жидкого топлива или пропана, где водонагреватели с тепловым насосом могут сократить затраты на электроэнергию вдвое или более.
Тепловые насосы могут обслуживать потребности в горячей воде и низкотемпературном паре во многих приложениях, от жилых домов на одну и несколько семей до централизованного теплоснабжения в кампусах и в городах, в коммерческих секторах, таких как гостиницы, здравоохранение, образование, общественное питание, и в промышленных целях, таких как пищевая промышленность, сушка кирпича, пластмассы/химия, покрасочные камеры, изделия из дерева и т. д.
3 больших идеи: Эффективность, экологичность, гибкость сети
Что делает нагрев воды тепловым насосом таким привлекательным? Они являются идеальным инструментом для перехода к чистой энергии, потому что они эффективны, безопасны для климата и гибки в сети.
1. Эффективно: Технология тепловых насосов прошла долгий путь. Как говорится в исследовании, теперь они имеют эффективность «300 процентов» или более для жилых помещений, превосходя эффективность обычного сжигания ископаемого топлива (60–97 процентов) или электрического сопротивления (90–95 процентов), и даже больше во многих промышленных областях. Приложения. Высокопроизводительные тепловые насосы могут нагревать воду, используя меньше энергии, поэтому потребители энергии тратят меньше средств на счета за электроэнергию. Исследование показало, что 80 процентов бытовых потребителей, 70 процентов промышленных потребителей и 60 процентов коммерческих потребителей будут платить меньше за электроэнергию для питания водонагревателя с тепловым насосом, чем они платят за нагрев воды на газовом топливе при сегодняшних ценах на энергию. Эти стимулы должны только расти, поскольку производительность теплового насоса продолжает быстро улучшаться.
2. Экологичность: Использование высокоэффективных водонагревателей с тепловым насосом, питающихся от все более экологически чистого электричества, сократит выбросы углерода в результате нагрева воды и пара. Согласно исследованию, почти 100 процентов потенциальных площадок, оцененных в жилом, коммерческом и промышленном секторах, позволят снизить выбросы парниковых газов при использовании водонагревателя с электрическим тепловым насосом. И по мере обезуглероживания сети эти выбросы приближаются к нулю.
Следующие несколько лет имеют решающее значение для того, чтобы к 2035 году водонагреватели с тепловым насосом играли важную роль в создании безуглеродной сети.
3. Гибкая сетка: Тепловые насосы дают возможность нагревать и хранить воду в периоды, когда возобновляемые источники энергии в изобилии для последующего использования. Проще говоря, тепловые насосы могут действовать как тепловые батареи для хранения избыточной возобновляемой энергии и буферизации сети. Это может помочь обезуглероживать сеть быстрее и с меньшими затратами. Исследование показало, что общая доля клиентов во всех секторах, которые получат экономию при переходе на тепловые насосы для горячего водоснабжения, увеличивается с 60–80 процентов до 95 процентов при гибком режиме работы и наличии соответствующих цен или стимулов. Во многих случаях эта стратегия далеко более рентабельным и более экологически приемлемым чем другие формы хранения, такие как строительство новых гидросооружений для краткосрочного хранения.
Потенциальное решение для снижения энергетического бремени домохозяйств с низким доходом
Исследование показало, что больше домохозяйств с низким доходом сэкономят деньги на счетах за коммунальные услуги за счет нагрева воды тепловым насосом, чем другие домохозяйства, что особенно важно, поскольку они также тратят наибольшую долю своего дохода на нагрев воды, до 2 процентов для самых низких. домохозяйства с доходом.
Однако для того, чтобы домохозяйства с низким доходом могли извлечь выгоду из этих решений, необходима преднамеренная политика развертывания, которая сделает эти решения доступными и приемлемыми по цене, а также гарантирует, что они не приведут к непредвиденным последствиям, таким как перемещение населения из-за повышения арендной платы после модернизации здания. Недостаточно обслуживаемые сообщества должны иметь приоритет в политике развертывания решений для нагрева чистой воды посредством федеральных политик, таких как Дома с нулевым уровнем выбросов Закон (ZEH) и Зеленые устойчивые эффективные, доступные дома для арендаторов Act (GREAHT), которые рассматриваются как часть приоритетов администрации Байдена и Конгресса США в области инвестиций в инфраструктуру.
Как это произошло
В отчете подробно описывается множество политик, которые необходимы, чтобы воспользоваться этой возможностью для более чистого и доступного способа удовлетворения потребностей в горячей воде для домов, предприятий и промышленности США. В двух словах, эти меры можно разделить на три категории: устранение нормативных и рыночных барьеров; инвестиции для ускорения развертывания; и стандарты для масштабирования принятия и обеспечения равного доступа.
Пришло время действовать: водонагреватели и промышленные котлы, работающие на ископаемом топливе, имеют срок службы не менее десяти лет, а иногда и два, что приводит к ненужным выбросам и увеличению затрат для клиентов. Следующие несколько лет имеют решающее значение для обеспечения того, чтобы водонагреватели с тепловым насосом играли значительную роль в создании безуглеродной сети к 2035 году. Как резюмируется исследование, «Эффективные и гибкие тепловые насосы соответствуют моменту, создавая рабочие места в важном для 21-го века секторе, снижая счета клиентов за электроэнергию, сокращая выбросы углерода и облегчая интеграцию возобновляемых источников энергии».
Этот пост изначально появился на Блог экспертов NRDC.
Источник: https://www.greenbiz.com/article/getting-zero-carbon-hot-water-homes-and-industry.
