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客人博客

城市面对气候挑战

结束使用化石燃料到热门家庭和建筑物的城市在天然气上没有容易壮举

费城天然气工程是最古老的燃气效用在美国,有6,000英里的燃气电源和服务线。15050年费城的净零排放的目标将迫使该实用程序如何运作的变化。照片礼宾托马斯鹰/CC通过数控/ Flickr。

本文最初发表于耶鲁环境360.

1836年,费城大多使用鲸鱼油和蜡烛来点燃他们的家园和企业。那一年,新成立的费城天然气作品造成了一个搅拌案例,当它点燃46个市中心的路灯,其煤炭在斯基林基河上的煤炭中的天然气。在内战结束时,大多数大型东城市核心的公共通知和私人住宅被气体照亮,通过埋在繁忙的街道下方的铸铁管提供 - 鲸鱼油照明行业几乎已经死亡。

费城自己的管道网络在过去的185年里已经扩大,涵盖了6000英里的燃气电源和服务线。但是,今天,费城煤气作品(PGW) - 该国最大的市气效用 - 是现任的业务阐明了存在的存在威胁,面临新技术,新技术的挑战,提高竞争对手,并加快21世纪的能源转换,旨在转换许多从天然气到电的建筑物。

认识到这些力量和城市自己的气候行动计划,费城委托了一个“多样化研究“为这个国家最古老的天然气公司寻找一种新的低碳商业模式,该公司向51万客户提供天然气。

今年早些时候,费城宣布了一个目标在2050年代实现净零温室气体排放量。“没有PGW变化就没有任何可能发生的方式,”统计俱乐部宾夕法尼亚州博登·宾夕法尼亚州的清洁能源计划主任汤姆·普斯特(Sierra Club)的章节章节,这是更广泛的建筑电气化。本用途销售的天然气是该市气候变暖污染的最大来源,占其温室气体排放的22%。

许多支持者承认,制定一条既能确保PGW的生存,又能确保城市碳中和的前进道路将是一项艰巨的任务。从全国范围来看,这项任务更加艰巨。尽管许多城市都在采纳或考虑新建筑必须全电动的规定,但更棘手的问题是如何从现有建筑中去除化石燃料。美国温室气体排放量约有30%来自现有建筑。

该国1.2亿家庭,约58%加热的主要用天然气。从那些家庭释放碳排放,它们的所有炉子,热水器和其他电器都必须用“绿色分子”(如沼气,氢气和合成气体)而不是化石气体,或者刷出热泵和其他由可再生电力供电的装置。

计划长期远离汽油

已经开始正式规划他们远离天然气的长期过渡。去年6月,马萨诸塞州的律师请求该州公用事业监管机构将调查如何从天然气转型。在各自气候行动目标的激励下,加州和纽约州也启动了类似的行动。新泽西州的能源总体规划已经设定了一个目标,到2050年,90%的建筑供暖和制冷需求都将实现电气化。

建筑脱碳的菜单包括可再生电力驱动的热泵、地热系统、氢燃料和从有机废物产生的沼气。其中一些解决方案还处于开发和部署的早期阶段。空气源热泵是最成熟的技术,在欧洲和日本的部分地区已经使用了几十年,在美国南部,热泵占建筑供暖系统的20%以上。

一些天然气公用事业公司正在尝试将氢气混合进入其气体混合并测试家电如何处理,希望“绿色氢”,以可再生电器产生,将帮助他们从其运营中拧出碳。And Eversource, New England’s largest energy utility, is partnering with Home Energy Efficiency Team (HEET), a Massachusetts-based nonprofit focused on cutting emissions from the building sector, to build an innovative pilot geothermal district heating and cooling system in the Boston area this summer.

在任何情况下,为了达到雄心勃勃的城市、州和联邦排放目标,我们都需要大规模改变建筑能源使用方式。也许没有哪个地方的挑战能像东北部的老城市那样严峻,这些城市仍然严重依赖天然气供暖,拥有一些最古老、能效最低的住房。

In Philadelphia, overhauling PGW entails navigating a thicket of competing imperatives beyond cutting greenhouse gas emissions: plugging dangerous methane leaks, retaining or retraining the utility’s 1,600-strong workforce, and ensuring that the most vulnerable Philadelphians aren’t left carrying the burden of propping up an increasingly expensive gas grid.

收入差距增加了这个问题的扭曲

即使在大流行前导致了最近在未付账单中的飙升,许多费城都面临了能量负担能力危机。费城拥有任何主要美国城市的贫困率最高;大约三分之一的PGW客户是低收入的。为了公平,该效用的任何过渡都必须“确保依赖天然气的最后一个依赖者在冬季,烹饪食物和加热水,”宾夕法尼亚州公共法律执行董事Elizabeth Marx说项目代表低收入公用事业客户的利益。“如果你在谈论远离一个已经用RatePayers的系统转移到几十年来的系统中,你就不能轻易转移,而不会让人落后。”

随着更富裕的客户放弃燃气安装热泵和其他清洁能源升级以更高的前期成本,许多倡导者为“只是过渡”担心,较低收入的率Payers将被留下来维持PGW的老化气体基础设施的票据。

Mike Henchen是能源智库RMI的建筑脱碳项目负责人,他说:“你要避免的是,你必须维护整个系统,并在整个系统上花钱,即使你卖的天然气少了。”

与此同时,出于安全和环境原因,一些维护工作也不能再等了。2019年12月,南费城一座有92年历史的煤气管道发生泄漏,导致2人死亡,5座联排别墅被夷为废墟。泄漏的甲烷也是导致气候变暖的有力因素;2019年的一项研究对费城和其他五个东海岸城市的空气进行了采样成立甲烷水平比环保局排放量高2.5倍。

保持旧系统运行

“天然气公用事业陷入困难,”奥德雷·桑普曼(Heet)奥黛丽Schulman表示,这是马萨诸塞州地热项目的非营利组织。“与此同时,他们必须脱碳,他们必须更换这些衰老的气体管道。”

对于费城的官员和全国各地的市政领导来说,更大的难题是,在“跨越式”建设更广泛的电气化之前,要在天然气基础设施上花费多长时间、多少钱。

去年,当费城煤气厂向州公用事业委员会申请提高其基础费率时,塞拉俱乐部介入了,声称在管道维护上的花费超出了当前安全考虑的要求是不明智的。“你是在要求钱来替换整个系统,”塞拉俱乐部(Sierra Club)的舒斯特(Shuster)说,“但这样做,你很可能建设的基础设施在下线之前不会看到其使用寿命的结束。”

为了解决这些棘手的权衡问题,该市委托开展了这项多元化研究。“没有干净的银弹,”费城可持续发展办公室主任克里斯汀·纳普(Christine Knapp)说。“这可能会成为一种零碎的策略,让我们达到我们的目标——例如,一定量的可再生天然气、地热、电气化和气候化,加起来会产生更大的影响。”

费城天然气作品没有回应评论要求。但是在证词中2019年市议会听证会关于拟议的多样化研究,PGW官员强调了对公用事业能力的监管和法律限制,超出其狭隘的交付天然气使命。通过自己的直接宣传及其在美国天然气协会的成员,该贸易集团的实用程序有反对更新会鼓励国家和城市政府需要更高效的电器和电气化准备接线的建筑规范。

在所研究的一个路径中,PGW将保持其基于管道的系统并简单地将更多的低碳气体分子添加到其燃料混合物中。例如,国家最大的燃气效用,Socalgas大量更广泛地使用沼气(也称为“可再生天然气”)的原理作为保存和扩大天然气基础设施的理由,以及抵制禁止在新建筑中使用气体的呼叫。许多其他天然气公用事业一直在推动他们的新生的努力通过将沼气和氢气混合到其天然气供应中脱碳。

但是,这条道路仍然意味着将导致气候变暖的甲烷分子通过容易泄漏的管道输送出去。氢和沼气可以替代化石天然气的数量在物理和经济上都有限制。各种估计认为,可再生天然气的总潜在供应占天然气总需求的2%至12%。可再生天然气和氢气的生产成本仍然很高。

全电动是一个更便宜的路径

一些最近的研究发现完全电磁炉是脱碳的较低成本的方式,而不是去“绿色分子”路线。在一个中,研究人员估计,运行热泵的月费率的价格从34美元到53美元,而在可再生天然气上运行燃气炉将花费160美元至263美元。例如,热水泵对两家房主和政策制定者的吸引力甚至在寒冷的东北升起:例如,缅因州的威胁是在2025年之前在家庭和企业中安装100,000个热泵。

但是,即使从长远来看,运行热泵可能比用沼气烧炉子更便宜,购买和安装热泵的前期成本——包括升级线路和断路器以处理更重的负荷——仍然比传统的燃气加热器高。这些费用仍然远远超出了许多费城人的承受能力。

一家公司正在推进一种克服这支障碍的新方法。Blocpower是一款布鲁克林的创业公司,专门从事大型城市建筑的能源改造,专注于将经济适用的住房和多家族建筑从化石燃料加热转换为可再生动力的热泵。纽约腰带拥有超过1,000多种建筑改造,Blocpower正在扩大到全国各地的城市,包括洛杉矶和芝加哥。该公司将费城视为肥沃地形。

BlocPower的业务经理伊恩·哈里斯(Ian Harris)说:“在费城的人口密集地区,有许多战前无电梯和多户型建筑,我们认为它们非常相似,适用于我们迄今为止所做的工作。”

BlocPower于2014年开始与费城合作,参与了一个多家庭住房飞行员由费城能源管理局领导的项目。本月它计划推出Blocmaps Philly,这是一种帮助城市规划人员和个人建筑业主模型通过安装空气源热泵和其他系统,例如电池和太阳微电网来降低排放和能源票据的可能性。在接下来的12个月内,公司旨在完成费城的500个项目。

BlocPower管理项目从设计到安装的每个阶段,并为建筑业主提供租赁系统的选择。BlocPower的模式旨在消除城市低收入住房绿化的传统障碍,包括获得贷款的挑战。该公司利用算法来估计一栋建筑的潜在节能效果,然后利用这些预期的节能效果从纽约绿色银行(New York Green Bank)和高盛(Goldman Sachs)等机构获得融资。它旨在证明,投资者可以从城市热泵投资中获得稳定、长期的回报,这与他们期望从市政基础设施债券中获得的回报没什么不同。

“我们看到一个很好的机会在费城的化石燃料中尽可能多地过渡,”哈里斯说。

同样的旧管道,有了新的用途

其他人仍然认为管道在城市的未来能源中扮演着重要的角色。今年夏天,波士顿地区由投资者拥有的私营公用事业公司Eversource Gas将破土动工,首次展示HEET的创新。这个非营利组织提出了一个概念叫做GeoMicroDistrict,它可以将特定街道或街区的建筑连接到一个联网的地热能系统中。

该系统由地源热泵提供动力。地源热泵是一种极其节能的设备,它利用水作为媒介,在建筑之间共享热能,将热量送到需要的地方,而不是送到不需要的地方。地热区利用地面的恒定温度,并可以进一步连接成更大的网络。

安装该系统的前期成本最高,包括钻6英寸宽的浅井;在那之后,运营成本很低。HEET的联合执行董事Zeyneb Magavi表示,PGW等公用事业公司可以吸收这些高昂的资本成本,并利用规模经济优势,将这些成本分散到长期和广泛的用户基础上。地热管道可以像天然气管道一样铺设。她还说,利用公用事业工人的专业知识,地热系统还可以保留更多的工作岗位,他们中的许多人都接受过安装同样塑料管的培训。

“我们必须与我们拥有的作品一起工作,”马格纳维说。“前进的最快方式是翻转公用事业的融资机制和客户网络,所有这些都可以重定向到建立更好的能源系统。”

无论费城选择的脱碳径,作为RMI的第一步Mike Henchen希望看到PGW识别城市的天然气网络的一个部分 - 一个街道,一条街道,一个离散的建筑物 - 关闭。“他们可以努力支持该部分提供的每栋建筑,以转换为碳的碳替代品,然后在地上停用实际管道,”Henchen说。“关闭阀门。”

他争辩,这种战略遗弃将是最具变革的步骤,即PGW可能需要一个,这将承认在任何可能的情况下需要较小的气体输送系统,并将其向城市,州和公用事业领导者发出信号未来为整个天然气分销行业领导的国家。“如果他们能做到这一点,”亨更“的说法”,“那真的是突破的。”


Jonathan Mingle是一名自由记者,著有火与冰:煤烟,团结,在世界屋脊上生存

12个评论

  1. 乔恩·R||#1

    甚至甚至是一个令牌提到猪污染税,让市场部队工作?

    1. 约翰·克拉克||#7

      请记住,最终是携带税收负担的​​客户。

      无论发生什么,都将是有趣的,因为养老金最终会受到威胁,领取养老金的人会提前投票,而且经常投票。我怀疑燃气公司的财政负担将会落在PA所有居民身上。

  2. 弗雷德Frasch||#2

    “研究人员估计,运行热泵的每月成本将从34美元到53美元,而在可再生天然气上运行燃气炉将花费160美元至263美元。”
    给我们看看数字。

    1. 乔恩·R||#3

      听起来对正确的。

      1. 弗雷德Frasch||#4

        好的,我现在得到它。消除天然气,看起来有多便宜!
        该报告引用了美国天然气基金会(AGF)的一项分析,该基金会是一家天然气工业集团的独立研究机构,该机构发现,到2040年,一些RNG来源的成本可能在每百万英热单位7到20美元之间,但其他来源的成本可能高达45美元。目前,天然气的成本仅为每百万英热单位2到3美元,因此转向RNG可能意味着客户的价格将大幅上涨。”

        1. CollieGuy||#5

          我们当地的公用事业公司Heritage Gas每月收取21.87美元接入他们的网络,今年冬天,他们的住宿费(不可再生的)被定为每GJ 18.09美元。

          到目前为止,今年冬天我们家的供暖需求估计为13881千瓦时。假设AFUE为90%,按当前价格计算,这相当于55.5吉吉或1004.00美元。加上账费,最后的成本是$1,266.00。

          我们的两种中效导管热泵(9.3 HSPF)迄今为止,今年冬季消耗了3,803千瓦时,这对于美国而言,通常跨越10月31日至5月31日;每千瓦时16.088美分,我的运营成本为612.00美元,或者略低于天然气的一半。

          Nova Scotia位于一个相当长的管道的尾端,天然气不是您在这些部件中的最低成本选项。

          1. 弗雷德Frasch||#6

            非常感谢您的本地信息。这是对我的眼睛,它真正指出了区域差异需要考虑的事实。

            因此,让我们看看费城,在博客中的特色,并在我在那里住了20多年,这是一个珍贵的城市。根据BLS统计数据,(https://www.bls.gov/regions/mid-attry/news-release/averageenergyprices_philadelphia.htm## :::text=philadelphia%2darea%20hopholds%20paid%20aan,per%2010therm%20a%20year%20earlier。),费城为天然气支付10.95 / MCF,电力为0.152美元/千瓦时。在可比的术语中,NG的成本为0.037美元/千瓦时。所以人们需要一个4.1的警察支付相同的加热价格。费城从RFC East Suprovrift获得电力。它使用12%的煤炭,46%NG,37%的核,等待它.... 5%可再生能源......以产生这种电力。

            费城的大多数人都很穷。我们应该消除他们的天然气吗?(CollieGuy,我并不是特别问你,只是向那些似乎非常肯定这是正确道路的人提出这个问题。)

    2. 丹尼斯米勒||#11

      我在兰卡斯特公司的东部边缘留出了费城的1.5小时,我们刚刚进入我们的双重螺柱超级绝缘的气密。它是大约2100平方英尺的FT,并通过Minipips加热。我们最寒冷的冬季最高的电信单超过200美元,现在它降至100美元。我猜一半以上的账单是矿产。所以,除非你在谈论一个更小的家,否则我没有看到这个34-53美元的价格范围。

  3. 保罗Wiedefeld||#8

    Fred,一个300% COP的热泵由12%的煤和46%的天然气发电在美国的平均排放水平产生的排放量比一个99%的燃气炉少40%。在排放方面,这是没有竞争的,只会随着燃煤电厂的关闭而改善。PGW已经补贴了低收入客户,没有什么戏剧性的,如果他们使用电力,没有理由要改变这一点。

    1. 弗雷德Frasch||#9

      保罗,感谢您指出这一点。如果通过排放意味着严格的二氧化碳,那么我同意您的计算。但是,让我们同意这一原因是网格对核能的依赖。我们支持核能吗?(我个人希望如此)。此外,电力产生两倍的NOx,SO2的58倍,N2O的5倍。最后,几乎所有的颗粒物都来自煤炭燃烧,因此电力基本上产生的颗粒物质高于NG。更不用说砷,硒,水星,...让我们专注于消除燃料混合中的煤炭的努力,而不是来自家庭的NG。

      费城有40万排屋,几乎所有的排屋都配有无冷凝炉,产生的热水/蒸汽供应铸铁散热器。我找不到具体的数字,但我记得在哪里读到过大约20%的家庭仍然用燃油取暖。这些人有真正的经济动机去转换燃料,但通常他们会选择天然气作为升级。如果我们能专注于这些房子,并鼓励安装热泵,我们将看到巨大的回报,每单位减少,更少的有毒排放。这些家庭没有通风系统,所以初始安装成本会相当高。

      1. 保罗Wiedefeld||#10

        你做了很好的观点。你正是正确的水油,煤炭在我们未来没有地方,应该尽快去除。如果天然气具有作用,它最适合电力发电 - 即使是100%天然气电网供电300%COP热泵的排放量低于标准效率燃气炉,比99%炉低20%。
        我认为燃料混合思考是可再生能源,储存和天然气,因为煤炭行业处于自由落体,核能能力只能维持,可疑我们会在十年内看到任何核电站开始和完成建设。

  4. 丹尼斯米勒||#12

    我很好奇所有新的发电都会来自哪里?我的印象是,只需要多年的时间才能通过环境,安全和其他箍来获得建设许可证。我应该投资电力公司吗?

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