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地热技术作为净零能源的案例
来源:地大热能 2017-06-29
受政府监管和消费者需求的联合驱动,我们的世界正走向一个低碳的未来。对我们中的那些环保主义者来说,行动似乎太少太迟了,但仍在向积极的方向发展。
 
      目前大部分的努力集中于取代以燃煤为主的发电方式来满足我们日益增长的电力需求,其他趋势还包括发展更多所谓的“净零能耗”建筑。这一观点的代表几乎全部是太阳能光伏产业,他们希望在建筑物外表安装太阳能板以产生能够满足居住者一年需求的电量。
 
      这一战略通常仅考虑电力生产与消费之间的匹配,忽视了室内供暖、制冷及热水等温度调控对能源的需求。我们大部分的温度调控需求由天然气类的高碳能源提供,煤炭产生了大约一半的温室气体排放量。以美国家庭的平均值来看,温度调控消耗了建筑能源需求总量的约65%,另35%用于其他电器及照明等需要。在加拿大,寒冷的天气意味着一般家庭的温度调控能源需求将占到约85%。
 
      消费者对于“净零”建筑的兴趣,为热泵行业提供了一个绝好的机会,使热泵能够成为能源整体战略中的领导者。如果居民能够意识到温度调控比其他电器更加耗电,且其能耗会带来更多污染,那么他们将会更乐意接受热泵的概念。
 
      这一观点也是我过去十年改造我在渥太华农村自己家的部分原因。我意识到我不仅可以省钱并减少我的“环境足迹”,还可以证明建筑在任何地方都更具有可持续性。
 
      我从1986年起就工作在可再生能源领域,服务于国家太阳能、风能和地热能源协会,以及英国促进气候变化行动项目,且受训于爱·戈尔的气候举措。当我们看到位于加拿大首都郊区这个3500平方英尺的房子,我妻子痴迷于它的深窗台等内部设计,我则垂涎于它面对着正南方乔克河激流的双层墙建设。
 
      这所房子建于30年前,但房主在主体结构完成之前就已经去世,他的遗孀未意识到那个保温不好的阁楼,在丙烷供热和空调方面花费巨大。
 
      我的第一项任务很容易:尽可能地密封。增加了大量的保温层,整合热回收通风设备,安装填充了氪气的三层窗。我们种植了很多树木,安装了节水厕所、水通风装置、森林管理委员会认证的柚木地板,遵循节能环保的绿色建筑标准。我们申请成为东安大略省的首批microFIT太阳能电池组用户,享受了政府的采购优惠政策,我们还安装了“能源之星”金属屋顶,以增加太阳能面板的输出效率。
 
      我是LED灯的早期使用者。我的房子里大量使用了12伏的LED灯带,不仅仅因为它只有3瓦的能耗,还因为它不依赖蓄电池系统。而这个蓄电池系统是我的污水泵和关键用电负荷的应急备用。作为1998年冰暴和2003年电网崩溃的幸存者,我的整体目标是增强应对将来的自然或人为灾害的能力,降低自身伤害。
 
      这项时间与资金的投入,使我的家成为符合加拿大国家房屋节能计划的排名前20的建筑之一。尽管我90分的节能成绩在新屋建筑中很容易实现,但我的主要目的还是为了表明老建筑同样能减少能源消耗及碳排放。我们实行了峰谷电价,我的恒温器设定了在冬日的早上7点关闭热泵,使其保温至晚7点,这就意味着我家只有5%的电力消耗是在用电高峰时段。
 
      我痴迷于改造是为了提升我自己房屋的等级,得益于我所参与的太阳能电力项目,是指导我推广“净零+”概念的主要因素,这一概念去年已被国际地源热泵协会加拿大分会的理事认可。
 
      纵观整个加拿大,不论是郊区的宅院或城市的公寓,房屋每年的平均能耗大约在30500千瓦时,其中只有约4900千瓦时用于其他电器,而25600千瓦时则用于温度调控。鉴于“净零热泵”可生产25600单位的地源可再生能源(同时将增加7800千瓦时用于运行“净零热泵”),虽然太阳能产业通过安装电池板,每年可以很容易的生产30500千瓦时的电力,但是通过“净零热泵”技术,房屋的年能耗只有12700千瓦时。
 
      通过运用了多种技术及应用手段来减少温度调控及其他电器的能耗(就象我描述的运用保温层、优质门窗、LED照明及传感器等),房屋可以降低不必要的能耗,以清洁能源取代其他必需的能耗,这将使电网、环境及房主同时受益。
 
      同样的概念应用于商业或公共机构,蓄能与内部负荷的平衡可以提高各种建筑的能效并节省开支。
 
      净零热泵行业一直致力于提升其技术价值来降低能源消费,不论是在私人住宅或是在商业/工业建筑,都在从运行、维护及生命周期各方面来降低花费。我们引以为傲的是我们的系统可以取代那些新增电力需求所使用的水电、核电、天然气发电等,相应也就减少了地区间的高压输电需求。一些人还意识到,我们的发展对增加本地就业带来了积极的影响,同时我们的隐藏式系统消除了人们“不要建在我后院”的顾虑。它降低了污染及爆炸的风险,增强了居住者的舒适性,也减少了对公用设施的需求。这项技术分布式属性及其较小的影响面,也意味着有助于我们在土地问题上避免冲突。
 
      净零热泵行业没有强调过,我们的系统同样也生产可再生能源,并且是以一种比太阳能或风能更易调度的形式。我们按需调度可再生能源的能力是一个城市成为智慧型城市或100%使用可再生能源的关键因素。如果政治家们认真考虑经济中的电气化问题以减少温室气体排放,尤其是将所有机动车转化为电动汽车,净零热泵技术是至关重要的。问一下特斯拉或雪佛兰的负责人他们汽车的能耗,看看他们给出的答案吧。
 
      地源、地球能源、地热交换、地热热泵等专业技术及专业术语在市场层面上给大家带来了一些困扰。目前消费者及政治家们开始关注于能源及环境问题,他们认可了绿色、可再生、可持续、环保、低碳及净零等概念,净零热泵行业需要为我们生产的可再生能源及我们提供的无数后续收益建立起需求信用体系。(文/比尔·埃格特森,译/郑帆,校/杨文斐)

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