Блог

Nov 29, 2023

Огромные тепловые насосы согревают города

Наступило очередное похолодание, и поля Корнуолла на юго-западе Англии опустошены.

Наступило очередное похолодание, и поля Корнуолла на юго-западе Англии покрылись снегом. Но в ветреном переулке дом Кери Симмонс очень теплый. Ее гостиная представляет собой джунгли свисающих растений, а через кухню вид на студию, обшитую деревом, раскрывает работу Симмонс в качестве преподавателя воздушной йоги. «Для меня не только приятно иметь теплый дом, это важно и для моих клиентов», — говорит она.

Отдаленная деревня Ститианс, расположенная недалеко от самой юго-западной оконечности материковой Великобритании, где живет семья Симмонс, стала маловероятным рубежом в гонке по декарбонизации отопления. Он тестирует новый подход к низкоуглеродному отоплению, который может стать ключом к быстрому расширению его масштабов, необходимому во всем мире.

Проект позволяет избежать препятствий, с которыми сталкиваются отдельные домовладельцы, и разрабатывает систему теплового насоса, которую можно будет масштабно поставить на улицах, в поселках и поселках. При этом это могло бы стать моделью для городских пространств по всему миру, размышляющих о том, как быстро и эффективно обезуглероживать свои тепловые системы.

Вам также может понравиться:

Сегодня в Великобритании 74% людей отапливают свои дома с помощью газовых котлов, а остальное составляют в основном электрические обогреватели и жидкое топливо. Это приводит к тому, что на сектор отопления приходится треть выбросов парниковых газов в Великобритании, что сопоставимо с выбросами всех бензиновых и дизельных автомобилей. Аналогичные значения наблюдаются в США, где около половины отопления приходится на газ.

Чтобы ограничить глобальное потепление, необходимо радикально изменить ситуацию, и во многих местах это означает установку большего количества тепловых насосов. По данным консультативного органа правительства Великобритании по климату, к 2030 году около четверти зданий в Великобритании должны будут отапливаться с их помощью, а к 2050 году этот показатель вырастет до 52%. Электрификация отопления также станет ключом к декарбонизации зданий в США, говорит Мелисса Лотт, директор исследования в Центре глобальной энергетической политики Колумбийского университета. В одном исследовании, проведенном в Сан-Франциско, тепловые насосы названы «единственным наиболее эффективным рычагом» сокращения выбросов.

Вместо того, чтобы сжигать топливо, тепловые насосы концентрируют тепловую энергию, уже присутствующую в воздухе, земле или воде, и перекачивают ее через трубы и радиаторы здания.

Они делают это с невероятной эффективностью, преобразуя 1 киловатт (кВт) электроэнергии в 3-5 кВт тепла, в отличие от 1 кВт у электрического нагревателя прямого действия и 0,9 кВт у газового котла. Это означает, что они обеспечивают практически «бесплатное тепло», говорит Лотт. Однако, как и во всех системах отопления, эффективность зависит от того, насколько хорошо здание изолировано для минимизации теплопотерь, отмечает она.

Если источник электроэнергии возобновляемый, сами тепловые насосы не выделяют углерода. В Великобритании почти половина электроэнергии, подаваемой в национальную сеть, поступает из возобновляемых источников, по сравнению с 20% в США. Обе страны стремятся к резкому увеличению этих процентов.

Тепловой насос Кери Симмонс, который можно увидеть здесь возле ее дома, теперь обеспечивает все тепло и горячую воду из сети труб под улицей (Фото: Иви Тауненд)

Проект Heat the Streets в Ститиане представляет собой совершенно новый образец того, как могут работать геотермальные тепловые насосы.

Геотермальные тепловые насосы более эффективны, чем их воздушные аналоги. Это связано с тем, что земля имеет постоянную температуру. Большинство геотермальных тепловых насосов имеют вертикальные трубопроводы, что требует бурения глубокой и дорогостоящей скважины на глубину 60–200 м (200–650 футов) в землю. В качестве альтернативы они могут использовать горизонтальную петлю, которая находится гораздо глубже в земле, но требует большой площади поверхности, которой нет у большинства людей, особенно в городах.

Более того, установка тепловых насосов, как правило, является обязанностью отдельных домовладельцев. Несмотря на такие стимулы, как программа модернизации котлов в Великобритании и федеральные налоговые льготы в США в соответствии с Законом Байдена о снижении инфляции, остаются значительные препятствия на пути широкого внедрения. Часто наблюдается недостаток понимания и осведомленности о технологии, что в сочетании с большими первоначальными затратами и небольшим количеством обученных монтажников может помешать домовладельцам внести изменения. Архитектура также может быть препятствием: домам также просто необходимо достаточно открытого пространства для установки тепловых насосов, чего явно не хватает в квартирах и густонаселенных городских районах.