电气化
建筑行业排放的一个主要来源是燃烧化石燃料产生热量,并为炉具等设备提供燃料。在美国,大约有50%的家庭使用天然气和丙烷取暖,其中很大一部分依赖于老化的基础设施。
空气源热泵提供了一种替代现有的化石能源用于空间和水的加热和冷却。同样地,电磁炉之类的电气化电器提供了化石燃料炉灶的替代品。如果由清洁电力提供动力,建设电气化将进一步加速实现净零排放。
市场的挑战
-
消费者惯性与资本约束
美国的大部分消费者已经习惯于使用天然气或其他以化石燃料为基础的电器。对天然气的健康和安全风险、天然气的甲烷泄漏和碳影响、电力替代品、对电气化的误解、消费者偏好和产品体验的有限认识,都减缓了对化石燃料的必要转变。此外,建筑电气化的经济效益不是立竿见影的。建筑电气化通常在资产的生命周期内具有成本效益,但高昂的前期资本成本以及租户和建筑业主之间的激励分摊往往阻碍了热泵的部署。即使电气化具有经济意义,消费者也可能面临很长的回报期,而天然气仍然很便宜,这严重影响了应用,尤其是在低收入地区。
-
供应方面的限制
电气化努力可以通过现任公用事业,承包商,供应商和其他供应侧演员的各自利益进行挫败。即使没有技术挑战或绩效问题,技术采用曲线后端的承包商往往较低,往往有效地销售电气化,往往不会促进它。供应天然气的公用事业通常反对电气化,因为它可以对其业务模式产生负面影响。对新电气设备提供有限数量的承包商,为新电气设备提供服务,以及通常建议客户实施现任化石依赖选项的人。
-
现有基础设施和股票交易
大多数现有的建筑物和电配电基础设施没有建立在完全电气化的意图,提出了一个临界障碍以更快的进展。峰值需求增加,需求方向管理不足可能需要在当地和区域规模上升级到我们的电力系统。此外,燃气器具和分销基础设施已经到位,为许多客户提供容易便宜的气体。在建筑水平,建筑挑战可以阻碍燃料切换改造(例如,建筑物可能缺乏适当的热泵热水器的适当尺寸和通风空间),并且燃烧装置的更换速度慢(具有15-20岁的使用寿命)。
技术创新示例
热泵使用电力,并具有各种应用,包括空间加热和冷却,水加热和干衣机。广泛类别的热泵 - 空气源,水源和地源 - 各自使用这些相应的材料作为热源或水槽。网格交互式热泵可以基于网格信号(定价,碳等)来改变需求的时机
由于过去十年的重大技术进步,与普遍的看法相反,今天许多热泵即使在最寒冷的气候下也能经济有效地运行。热泵也是可逆的:一台设备可以同时提供加热和冷却服务。这些系统可以设计为所有建筑类型,从单一家庭住宅到大型商业建筑。进一步采用的障碍包括认识、相对较高的前期资本成本(这可以通过新的融资方法减轻),以及对地热热泵来说,更广泛的钻探可用性。
美国几乎所有的炉灶都是传统的天然气或电动炉灶。电磁炉是一种不断发展的替代技术,它为电气化和提高效率提供了机会。感应炉用电产生磁场。一旦锅或平底锅放在燃烧器上,磁场就会在炊具的金属中产生许多较小的电流。铸铁和不锈钢是电的不良导体;因此,电流中的大部分能量都会转化为热量。
热量来自锅本身,而不是燃烧器,使更有效的烹饪过程。电磁炉可以提供媲美燃气烹饪的烹饪体验,包括更快的烹饪时间、高度的控制和文火煨。电磁炉在美国广泛采用的两个主要障碍是其高昂的前期成本和许多消费者认为煤气炉提供最好的烹饪体验。因此,电磁炉的更广泛应用将依赖于降低成本使其更具竞争力,以及提高认识以推动更多的采用。
区域供热和冷却涉及通过管道系统分配热和冷水或蒸汽,以提供空间加热,空间冷却和国内热水到多个建筑物。地区级系统允许热回收,这意味着热量被释放,并从不同地方的系统中提取。在需要的地方移动热量,而不是在不同点浪费它,使这些系统高效。
美国市场对现成的地区解决方案有两个主要需求:1)将现有的地区系统(通常是基于蒸汽的)转化为零排放;2)建设比单用户系统更高效的新地区系统。改造现有的系统尤为重要:这些系统通常使用了50年以上,由煤炭或天然气提供动力,通常只提供供暖,而不是制冷。其中许多正在更新,为利用可再生能源和提高效率的创新改造创造了重大机会。
通常,个别区域规模应用需要大量的工程定制。需要更容易地部署的集成解决方案,以标准化市售清洁技术的地区级配置(例如地热热泵,太阳能热量)。改善法律结构和对资本的访问对该端也至关重要。