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如何化解气候压力下的欧洲供暖难题?

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-09-01  浏览次数:801
核心提示:德国经济部长罗伯特哈贝克(Robert Habeck)曾计划自2024年起禁止安装新的燃气锅炉,旨在减少供暖领域的碳排放并增强能源安全。
 德国经济部长罗伯特·哈贝克(Robert Habeck)曾计划自2024年起禁止安装新的燃气锅炉,旨在减少供暖领域的碳排放并增强能源安全。然而,这一举措受到了德国最有影响力的报纸《图片报》的强烈抨击。在5月份的几周时间里,该报以各种醒目的标题在头版头条刊文抨击“哈贝克的取暖重锤”。这家欧洲销量最高的报纸警告其读者称,这项法律一旦实施将烧光他们的储蓄,打乱他们的退休计划,并迫使他们进行扰民的装修。执政联盟中的矛盾由此迅速升温,一方面是主张主要使用来自可再生能源电力来供暖的绿党,另一方面是呼吁对包括燃烧各类气体在内的供暖技术保持“技术开放”的自由民主党。一时间,德国各地的地下室里那些积灰几十年的锅炉仿佛突然成为了德国能源转型的象征,并正在围绕其展开一场文化战争。

 

德国正努力确保在为住宅供暖的同时不会对地球升温造成更大的压力,这一问题也是欧洲各国所面临的困境。在建筑领域,能够帮助实现1.5摄氏度气候目标的技术已经存在,但还没有获得公众的接受:一是嫌麻烦,二是在于较高的成本。气候智库E3G的建筑脱碳专家Adeline Rochet表示:“简而言之,要做到这一点非常困难,但也并不是不可能。”


 

2020年欧盟的能源消费有一半用于供热制冷,主要由燃烧化石燃料来实现,其中大部分需求来自建筑物,三分之一来自工业。但欧洲环境署表示,尽管制定了雄心勃勃的绿色计划,但欧盟在降低建筑能源消费方面进展“缓慢”。在像瑞典和希腊这样改用清洁技术的国家,过去15年里建筑领域能源相关的温室气体排放减少了一半以上。而在罗马尼亚和立陶宛等国家,则几乎没有太大变化。2005年至2020年期间,欧盟建筑领域碳排放量减少了三分之一,但这一下降速度仍不够快,无法在2030年之前实现其设定的较1990年水平下降60%的目标。根据欧盟委员会提出的但有待成员国写入其国家法律的政策建议,仅有8个国家(奥地利、捷克、丹麦、芬兰、希腊、卢森堡、斯洛文尼亚和瑞典)有望将排放量削减超过55%。

 

到目前为止,欧盟在减少建筑领域碳排放方面取得的进展主要得益于更清洁的电网、房屋设计的优化,以及由气候变化引起的冬季气温变暖,然而这些利好却被人均建筑面积的增加而部分抵消掉了。电动汽车等清洁技术引发了公众的广泛关注,与之不同的是,那些用于建筑清洁供暖的工具既不华丽,也没有得到广泛宣传。

 

在建筑减排方面主要有两类核心的解决方法:减少能源需求和以更清洁的方式供应能源。
 


最具争议的举措在于以更清洁的方式提供能源。专家认为,最强大的技术解决方案是用热泵替代化石燃料锅炉。这些设备类似于反向冰箱,使用冷媒从周围环境吸收热量并将其传递到房屋内部。热泵还可以作为空调来使用。如果驱动热泵的电力来自可再生能源,那么它产生的热量也将是清洁的。如果热泵使用的是“肮脏”的网电,其环境友好程度就会大打折扣,但仍然比燃气锅炉的排放更少。热泵极为高效,因为它们不会产生热量,只是热量的“搬运工”。

根据总部位于巴黎的国际能源署(IEA)的建模预测,为了履行全球各国领导人所做的气候承诺,到2030年全球将有四分之一的供暖需求由热泵来满足,到2050年这一数字将达到50%。另据气候智库Agora Energiewende发布的德国经济清洁发展路线图显示,最早到2035年,德国大多数住宅有望使用热泵供暖。

 

热泵普及最快的地区,比如像挪威、瑞典、芬兰和丹麦这样处在寒冷地区的北欧国家,往往是富裕国家,它们不仅拥有大量廉价且清洁的电力,还会对供暖燃料征收碳税。这些因素使得热泵的运行成本甚至比使用化石燃料锅炉更加低廉。然而,专家们对于比较热泵和燃气锅炉的成本持谨慎态度,因为这取决于多重因素,包括每栋建筑的具体情况、政府的补贴和税收水平,以及电力和燃料的价格波动。但专家们的共识是:热泵的安装成本较高,但运行成本低廉。

 

然而,普渡大学的机械工程师Kevin Kircher指出,在围绕热泵价格的讨论中,人们往往忽视了热泵供热制冷的双重作用。由于该技术与空调非常相似,热泵可以在冬季给房屋供暖,在夏季进行制冷,尽管并非所有热泵都是按照如此设计,或是可以改装成这样。

 

根据世界气象组织(WMO)的数据,过去30年里,由于气候变化,欧洲的气温较全球平均水平升高了一倍多,这使得极端热浪“一浪高过一浪”且变得愈发频繁。但欧洲目前安装了空调的房屋并不多,预计未来需求会大幅增加。在美国,近90%的家庭都装有空调,Kircher表示,对于新建筑而言,使用燃气锅炉和热泵的成本差异非常小,因为热泵可以同时满足供暖制冷需求。“但在现有建筑中,计算结果会略有不同,因为业主可能不会同时更换锅炉和空调设备。”
 

 

人们已经开始大量购买这种长期以来被忽视的技术设备。去年,欧洲销售了300万台热泵,增长率达39%,超过了前一年的34%增长率。欧洲热泵协会(EHPA)的欧盟事务主管Jozefien Vanbecelaere表示:“对我们来说,真正的转折点是2022年。”她指出,新冠疫情使人们开始关注空气质量,俄乌冲突促使人们停止使用从俄罗斯进口的化石燃料,此外作为对美国通胀削减法案的回击,欧盟还设定了“更具雄心”的目标。

 

欧洲委员会提出了最为大胆的目标,希望到2030年再增加部署3,000万台水源热泵,这些热泵通过利用外部热源来给管道中的水加热。如果将空气源热泵也计算在内,欧洲热泵协会预计,到2030年欧盟的热泵保有量需要增加到6,000万台,相当于目前的四倍。然而,降低在现有建筑中部署热泵的相对成本仍是热泵推广面临的最大障碍之一,Vanbecelaere表示。她补充到,其他障碍还包括“将税费从电费转移到化石燃料费用上”以及“引入碳价”机制。多年来,欧盟电力价格大约是天然气价格的三倍。

 

一些分析人士担心很快将出现热泵安装熟练工人短缺的问题,同时对这些安装工人缺乏系统性的培训计划。此外,还出现了一些民用热泵运行效果不佳的情况,比如在零下30摄氏度以下的温度下。或者,在某些空间有限、业主扎堆和严格规划限制的公寓楼中,热泵并不适用。专家们提出了一些替代方案,例如区域供热(即集中供暖),或许可以通过大型热泵或燃烧废弃物,以及使用可以给水加热的太阳能板来产生热能。区域供热系统已经在许多欧洲国家得到广泛应用,但其燃料来源需要从化石燃料转向更清洁的能源,或者安装碳捕集设备。

 

最大的症结在于是否应该将其他气体视为建筑领域脱碳解决方案的一部分。

 

欧洲燃气行业团体Eurogas(欧洲天然气工业联合会)的政策主管Andreas Guth表示,“我想,公平地说,热泵和区域供热明显将发挥关键作用,但这取决于成员国和地区的态度。实际上是问题的关键在于我们是否可以使用可再生和低碳的气体,以最终减少现有燃烧方法中的碳排放。我们发现这一点往往被忽视。”

 

他所提到的这些清洁气体包括氢气和生物甲烷。氢气可以干净无污染地燃烧,但供应短缺;生物甲烷是细菌在无氧条件下分解有机废物而产生的纯化气体。一些环境组织担心这些气体的应用若得到普及,会延续天然气基础设施的存在。

 

在德国,政府因一项新的供热法案草案险些陷入内讧,该法案要求所有新的供暖系统至少使用65%的可再生能源,这实际上意味着自2024年开始禁止安装新的燃气锅炉。在遭到自由民主党的反对后,德国执政联盟为该法案增加了一系列例外条款。政府同意在地方当局最晚于2028年提交市政供暖计划后再停止在现有建筑中安装化石燃料锅炉,此外还为传统锅炉预留了一些空间,如果其能改为使用氢气运行则可以继续安装。

 

氢气供暖可以避免拆除现有的燃气基础设施和更换居民家中安装的燃气锅炉。但是目前几乎所有的氢气都是由化石燃料天然气制成的。专家们对是否能够生产足够的绿氢以满足建筑领域(该领域有其他解决方案)以及其他需要氢气脱碳的行业(如钢铁和航运)的需求持怀疑态度。

 

Kircher认为,在某些情况下使用氢气作为备用能源是有意义的,比如在最寒冷天气里用电需求压力较大的时候。“这可能不需要大规模建设输氢管道或是将氢气作为主要供暖燃料。大概只有总供暖需求的5%可能会需要使用氢气来满足,人们只需准备小罐的氢气,一年中使用一两周即可。”

 

天然气行业正呼吁欧盟决策者不要限定使用特定的供暖脱碳技术,而应该根据当地情况来因地制宜做出选择,包括混合使用氢气和生物甲烷。Guth表示:“我们并不是主张大量使用天然气和少量的氢气来实现建筑行业脱碳,但这是一个必经过程。”

 

一些分析人士担心对使用氢气的新燃气锅炉敞开大门是一种不值得冒险的做法。清洁能源研究机构睿博能源智库(RAP)的主管Jan Rosenow表示:“使用氢气锅炉的风险在于我们是在打着‘氢气就绪’的幌子而继续走老路,等到了2040年,我们可能会发现,哦糟糕,根本没有氢气可用,或者实在太贵了。这是一种转移注意力的手段,会延缓脱碳进程,我担心这种策略在某些地方已经相当成功了。”

 

值得一提的是,德国的天然气行业对联合政府在新的供暖法案中关于氢气和生物甲烷的妥协大为赞赏。
 

专家们还警告说,单纯关注能源供应是不够的,还需要解决需求侧的问题。根据欧洲委员会2021年的一份报告,约有三分之一的欧洲现存建筑建于半个多世纪之前,其中四分之三建筑的能源利用效率低下,这意味着能源浪费严重。通过给墙壁和屋顶阁楼加装隔热保温材料,以及安装能阻挡寒风的密封门窗,可以有效改善房屋的保温效果。经过一定的前期投资,供暖费用会大大降低,居民的生活也会更加健康、舒适。

 

然而,欧洲目前每年仅有约1%的存量建筑进行了翻新改造,且只有0.2%的建筑进行了可节能60%以上的深度翻新。根据致力于推动更清洁建筑的欧洲建筑性能研究所发布的一份报告,欧盟必须在2030年之前将这一比例提高15倍,才能实现其气候目标。

 

然而居民自己的行为习惯也会对供暖排放产生一定的影响。在俄乌冲突发生后不久,国际能源署发布了一项十点计划,旨在减少欧洲对俄罗斯天然气的依赖。该计划发现,如果将空调调低1度,欧洲便可以少消耗7%的天然气。欧洲家庭的平均供暖温度为22摄氏度,但对于没有潜在健康问题或较为年轻的居民来说,将这一温度再调低几度更有利于健康。安装带调温功能的智能仪表,或者改变行为习惯,如在室内穿上毛衣和拖鞋,居民可以进一步降低供暖排放。

 

但是,正如推广热泵面临的情况一样,问题在于如何让数百万个家庭做出这种改变。E3G的Rochet表示,“这可不是一件可以轻松改变的事情,它不像替换一个电厂那样简单。这涉及到要更换大量的小型设备,但这些小的改进最终汇聚起来却能在能源使用和排放方面产生巨大的影响。”

免责-3

 
 
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