如何做到供暖不用煤、石油和天然氣?

Gero Rueter
德國之聲

(德國之聲中文網)用煤、石油和天然氣取暖導致的溫室氣體排放量佔全球排放量的四分之一左右。達姆施塔特被動式房屋研究所的創始人費斯特(Wolfgang Feist)說,這種情況是可以改變的。"建築物可以以一種氣候中立的方式存在,而這可以在全世界範圍內通過可再生能源來實現。"

費斯特說,首先,提高建築物的保溫效果以免浪費能源尤其重要。"與傳統的建築相比,新建築可通過良好的保溫和通風系統而節省80%至90%的能源,對舊建築進行改造後也可節省75%至80%的能源。"

剩余的需求可以通過使用混合可再生能源來滿足。這位建築物理學教授和高效建築的先驅表示,這也可能因地區而異。 費斯特說:"我認為可再生能源區域供熱、空氣源和地源熱泵供熱是重要的能源來源。"

個別建築也可以使用木材或者木屑取暖。但是費斯特強調,使用木材為燃料來滿足"整個城市和工業的供暖需求不是合理的選擇"。因為這是不可持續的,對生態物質的需求太大。

法蘭克福希望成為氣候無害的城市

法蘭克福市能源部的法伊(Paul Fay)說,為了在2050年之前實現氣候無害,法蘭克福市使用了多種技術。他負責城市的改建工作,為此市政府與科學家們共同制定了總體規劃。其中包括建造高效節能的被動式房屋和城市中舊建築物的大規模翻新改造。

法蘭克福市政部門希望通過在屋頂安裝太陽能設備滿足一部分熱能需求,另一部分需求則是通過將區域供熱管道引入城市來解決。這些熱能來自於垃圾和廢木料的焚燒。此外,還可以通過熱泵獲取地源熱能。

熱泵是如何工作的?

原則上來講,熱泵的工作原理就如同冰箱一樣。在一個封閉的多級系統中,由壓縮機產生熱量,蒸發器制造冷氣。

使用液態冷卻劑可以去除空氣中的熱量,將其用來為建築供暖或供應熱水。另一方面,也可以使用熱泵從地下、地下水或空氣中吸收熱能。

熱泵需要電能作為驅動能量,其供熱能力主要取決於熱源。

弗萊堡弗勞恩霍夫太陽能系研究所(ISE)米阿拉(Marek Miara)說:"我們檢查了德國較老建築中的60個熱泵系統。"結果是,"在較老的建築物中,以空氣為熱源的熱泵平均耗電一千瓦小時可產生大約三千瓦小時時的熱量。而以地下水和地源為熱源的熱泵平均產生的熱量是其耗電量的3.9倍"。因此說,新建築物中的系統效率更高些。

增長強勁的關鍵技術

熱泵是氣候中立能源和供熱方案中非常重要的組成部分。在全球範圍內,熱泵現在正在越來越多的取代化石供熱系統。游說組織歐洲熱泵協會(EHPA)的諾瓦克(Thomas Nowak)表示:"我們看到,全世界都出現了非常積極的發展趨勢。我們正面臨著熱泵的黃金時代,這將是一個巨大的市場。"根據EHPA的報告,2018年全球銷售了1800萬台熱泵,其中在歐洲銷售了130萬台。全球銷售量每年增長百分之十。

使用熱泵減少二氧化碳排放

迄今為止,熱泵在歐洲已經非常普及和流行,特別是在斯堪的納維亞國家。在這些國家和地區,電力供應主要來自氣候友好型對風力和水力發電。根據弗勞恩霍夫太陽能研究所(Fraunhofer ISE)的計算,瑞典使用熱泵的供暖系統所排放的二氧化碳比比天然氣供暖系統的碳排量減少了90%。

在歐盟和世界其他許多國家,仍然大量使用煤炭和天然氣發電。但是根據弗勞恩霍夫研究所研究人員的計算,那裡的熱泵供暖也比天然氣供暖更有利於環境保護。在歐盟國家中,熱泵供暖的二氧化碳減排效果比天然氣提高60%,德國約為30%。

供暖轉型需要政策引導

能源和建築專家一致認為,有可能在全球所有建築物和工業中使用氣候中立型的供暖技術。 被動式房屋技術顧問諾德霍夫(Andreas Nordhoff)同時從事著對建築師和手工業者的培訓工作。他向德國之聲表示,"還需要廣泛開展技術培訓工作。手工業者、建築師和建築商通常缺乏這方面的常識。"

如果能夠效仿德國目前的做法,通過擴大風能和太陽能發電來提高電力對氣候的友好程度,那麼熱泵供暖系統的二氧化碳減排效果將繼續增長。

作者: Gero Rueter

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