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能源解决方案

摆脱化石燃料

消除我们对化石燃料的使用是一种令人钦佩的目标;我们如何做到这一点?

太阳能电池板可以满足一个家庭的所有能源需求。Eliakim的方式是马萨诸塞州玛莎葡萄园的全电动家园附近。房屋使用屋顶安装的光伏模块在每年的居民的能源需求中产生大多数(或所有)。
图片来源:南山公司

化石燃料有很多不受欢迎的地方。最明显的是,石油、天然气、丙烷和煤炭的燃烧释放出大量的二氧化碳到大气中,在那里通过温室效应吸收热量。

当植被在贫困条件下积累的植被累积时,化石燃料在数十亿年内产生超过数百万的年数,并且在被困在地下之前没有完全分解。热量和压力逐渐转向,有机物(及其储存的碳)进入这些各种碳富燃料。当我们燃烧那些燃料加热家园时,发电或动力我们的汽车,碳氢化合物与氧气反应,将储存的碳转化为二氧化碳,这导致全球变暖。

但即使燃烧化石燃料没有导致释放二氧化碳并导致全球变暖(只是片刻,让我们说那些气候变化丹尼尔是对的),仍然有很多原因不会燃烧这些燃料。

空气污染和军事干预

煤炭,油和天然气的提取对环境非常受损。从山顶从西弗吉尼亚的煤中取出煤炭挖掘机矿泉砂砂砂砂砂砂,加拿大艾伯塔省的最新压裂实践,被认为是从宾夕法尼亚州污染到北达科他的含水层,化石燃料提取业务并不漂亮。

燃烧这些燃料会造成空气污染。天然气并没有那么糟糕(除了从全球变暖的角度来看),但煤炭燃烧产生大量的颗粒物和二氧化硫,导致酸雨,煤炭和石油燃烧都可能释放一氧化二氮,导致地面臭氧和烟雾的产生。根据美国公共卫生协会(American Public Health Association) 2010年的一份报告,在美国,仅与汽车造成的空气污染相关的医疗成本每年就高达500亿至800亿美元(相当于每消耗一加仑汽油60美分);其他估计则认为这一成本更高。

当我们购买化石燃料时,我们通常会把钱从社区寄出去,以支持大公司和外国政府。这些钱不会留在当地经济中。

然后用石油有多少钱,保护我们对这一资源的资源有多规模 - 这就是我们进入伊拉克的东西。我们每周在中东花费数十亿美元,更不用说成千上万的美国士兵的生活,这些生命已经丢失了,而且成千上万的中东人的生活。

我们没有化石燃料吗?

如果我们承认放弃化石燃料是件好事,我们该怎么做呢?它并不容易。我们的现代美国社会是建立在廉价的化石燃料基础上的。我们的依赖是巨大和根深蒂固的。消除这种依赖将是一项艰巨的任务——但我认为,也是必要的任务。

虽然有很多方法可以接近这一挑战,但我将在这里专注于微尺度:我们作为个人可以做些什么来摆脱化石燃料。本周我会看看我们的房子;下周,运输。

以下是一些策略:

1.绝缘你的房子。通过显著改善房屋的能源性能,你可以减少足够的供暖负荷,其他非化石燃料热源可以切实满足这些需求。在建造新房子时增加大量的绝缘材料并不是那么困难——额外的成本至少可以部分被供暖和空调系统的低成本抵消——但对于现有的建筑来说,这是一个巨大的挑战。

一个所谓的deep-energy改造对于典型的家庭,可能会花费100,000美元或更多。它涉及将额外的绝缘添加到房屋的现有绝缘壳的内部或外部,升级到三釉,R-5窗口,并显着避风拧紧房屋。

如果您没有显着提高您家的能源性能,您仍然可以从化石燃料中造成断奶 - 但它更加困难。

2.改用非化石燃料加热系统。木材热量可能是某些领域的选项,但如果每个人都开始用木材加热,空气污染会变得更糟,我们会很快消耗森林。我通常认为这只能在非常农村地区和不容易出现天气的地区反演(大气条件使空气污染滞留在山谷中)。

Pellet stoves and larger pellet boilers are also an option — one that’s gaining a lot of ground in northern Europe and beginning to generate interest in the U.S. Wood pellets are made by compressing sawdust and other wood waste (sometimes whole trees) into small pellets that look like rabbit food. Pellet stoves and boilers are a lot cleaner-burning than wood stoves and older-style wood boilers, because the pellets are burned under careful conditions with supplied air that ensures very complete combustion.

如果你得到足够低的加热负荷,你可以考虑电热作为一个现实的选择。但要想让电热成为一个负担得起的选择,a热泵应该使用而不是标准电阻踢脚板加热器。利用热泵,电力用于将热量从一个地方移动到另一个地方 - 例如从外部空气(带空气源热泵)或地面(带地源或地热泵)进入您的房屋。对于热泵消耗的每一单位电量,递送两到三个热量(有时更多)。我们可以将热泵思考为200%至300%的效率,尽管它实际上并不是一种效率的衡量标准。

有了热泵,我是新一代空气源热泵的超级粉丝,它经常被称为minisplit热泵但更正确称为VRF(可变制冷剂流动)热泵。这些公司是三菱,大金和富士通的公司制作。它们几乎和地源热泵表现出几乎和地源热泵,因为不需要挖掘沟槽或钻井井。

3.转换为可再生电力。随着Astutut Reader将注意到,如果电力由煤炭或天然气发电厂生产的电力产生,只需从气体或油加热系统切换到热泵即可帮助我们从化石燃料中的断奶器。由于电网是如此分布,所以通过电网流过的电子来自许多来源,目前大约一半的电力来自煤炭,大部分剩余的剩余部分由天然气,核电或水电产生。最后两种选择是无源性无燃料的,但在大多数地方,可以假设电力来自能源的混合,从化石燃料中有很大一部分。

To be sure that one’s electricity is from non-fossil-fuel sources you can install your own renewable electricity system — with solar electricity or photovoltaics (PV) usually being the most practical option — or you can buy electricity that is designated as coming from a renewable energy source. I like the idea of installing your own PV system so that you can track your production and consumption and be sure that your consumption is being offset by solar electricity. Various tax credits, incentives, and dropping PV costs have made this option increasingly feasible in recent years.

只有在公用事业公司有可再生能源计划的情况下,从公用事业公司采购可再生电力才是一种选择。我们公司,BuldingGreen,通过电要多付4美分/kWh牛电力项目中央佛蒙特公共服务公司;我妻子和我在家也是这样做的。更高的税率有助于支付农场甲烷发生器的费用,这些发生器至少已经在佛蒙特州的六个大型农场上建造。

下周,我们将讨论更具有挑战性的问题,即转向非化石燃料运输。

亚历克斯是创始人BuildingGreen公司.《纽约时报》执行主编环境建设新闻.他也是绿色建筑的合著者视窗专题报告这是刚刚说出来的。要跟上亚历克斯的最新文章和想法,你可以注册他的Twitter Feed

16评论

  1. 专家成员
    达娜·迪斯特||#1

    MiniSplit效率
    MiniSPLIT效率取决于您的气候。在美国气候区4中,较新的/更好的矿平可以在3岁​​的季节性平均警察中击中地面源热泵效率,但在美国气候区5击中2.5-2.8的季节性警察更为现实。在美国气候区6,平均击败2.0可能是一个斗争(但这仍然比电阻加热的1.0更好。)

    由BPA赞助的西北无管道试点项目的最终报告将于7月发布,但网上已经有很多公布的结果,包括:

    http://www.neea.org/research/reports/E12-237_Combined.pdf

    参见表33,第50页,第50页(P63,在.pdf pagination中)列出的区域地图
    那张桌子在第8页(pdf页第21页),所有区域
    除了威拉米特和普吉特湾都在美国气候第5区。

    美国气候区6甚至部分区5有时是15 f或更低和室外湿度足够高,以减少功能的输出mini-split为零(花大部分的时间在除霜模式),所以100%的备用容量需要安装在一些寒冷的气候。

    但是,如果房子是绝缘的,足够紧密,即使在平均冬季温度下,也可以用一个小型分裂器来加热,在设计条件负载下,100%备份容量的大小和费用并不昂贵。

    在成本/福利基础上,在气候区4和5往往更便宜,更好地改造了建筑信封,使设计条件负荷在3吨以下,购买比在地源热泵上花钱的迷你分体式。补贴偏离了广泛的经济学 - 需要锋利的铅笔来确定哪个是对任何特定项目的更好呼叫。

  2. 迈克Eliason||#2

    亚历克斯,
    你可能会感兴趣

    亚历克斯,

    你可能有兴趣知道在高威有一个接近零碳的被动式住宅,它在汉诺威的PHI会议上被展示。该系统配备了一个太阳能DHW,用于空间供暖和家庭热水,并对一个超级绝缘的季节性储能(ISES -水箱)进行增压。水箱被放置在热外壳之外(由于地下水位的原因),因此遭受了一些巨大的损失(如果我记得,大约60%)。然而,在经历了一代人以来最寒冷的一年里,它仍然能够满足72%的空间供暖需求。我和主持人交谈之后,他相信,更好地解决坦克损失和利用热泵——他们应该几乎为零碳没有太阳能的利用率,甚至在恶劣的气候与10月长供暖季节(或者瑞典,他们的下一个项目正在进行中)。

  3. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#3

    回应迈克·埃利亚森
    麦克风,
    如何在不利用光伏的情况下实现“零碳”?这座建筑是靠风力发电的吗?我想房子里应该有电灯、冰箱,也许还有电视或电脑。

  4. 专家成员
    达娜·迪斯特||#4

    听起来像是乘客/净零能量论证的开始
    使“没有PV的几乎零碳加热和冷却”,这不是房子的净零能量。

    净零能源住宅的运行碳足迹仍然大于零,可能高于一些被动式住宅。实际的碳含量取决于有多少是从当地电网提取的。即使对发电产生净正影响,也并不总能完全替代房屋需要从电网中吸取能量时产生的碳排放。这不是简单的算术会计练习。

    但随着热泵,随着电网变得更清洁,房子也是如此。在大约30%的效率气体燃烧电网上具有2.5的年加热COP的迷你吐痰与80%燃气炉的加热有关相同的碳足迹。但是当风和水电拿起电网基准的大量份额时,它将在Eliakim的居住在图片中大约5到10年,那些房屋的屋顶PV将是夏季峰值负荷剃须肉汁已经低碳水化合物的能量饮食。

  5. 迈克Eliason||#5

    马丁,
    你是对的,那是

    马丁,

    你是对的,根据《2016年可持续住宅规范》(英国)的定义,这是“接近零碳”(在撰写报告时,爱尔兰还没有定义),这还不包括插电负荷和其他一些我正在画空白的东西。零碳加热可能是一个更好的术语…

    此外,我惊讶于能量Biz中的人们的数量,不理解Dana关于没有碳足迹的NEZE的达娜......

  6. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#6

    回应迈克·埃利亚森
    麦克风,
    当然,你是对的,计算碳足迹是非常复杂的,我们每个人都有一个。这就是为什么我一直对“可持续”这个词持怀疑态度。

    在美国建造新房的典型人员正在投资成千上万美元 - 通常数千美元的材料。如果没有留下凌乱的碳足迹,你就无法做到这么多购物。

    而且,任何联网的家庭(无论有没有光伏阵列)都有碳足迹,这也是事实,因为它依赖于电网。电网的足迹确实是巨大而混乱的。

  7. 威廉劳||#7

    亚历克斯,优秀的文章,但我会重新排序你的积分:
    3号第一,1号第二;# 2第三。这是为什么。

    我花了最好的18年的部分工作,提高了能源效率,然后减少了我家的碳足迹。作为一个等级业余,我几乎在书中犯了几乎所有错误 - 并且应该在那个问题上写一本书!(“错误顺序的错误”等)。

    然而,同时,我将气体和电力消耗降低了70%,从这两个来源的碳足迹超过90%。以下是一些数据:

    年份Therms kWh EII Mt. GHG
    1993e ~ 1300 ~6,500 ~16.6 ~13.0
    1996 822 6 950 11.6 9.5
    2001 661 8,278 10.3 9.7
    2002 672 10,809 11.4 11.6
    2004 323 12,751 8.3 11.2
    2008 195 10,588 6.1 8.9
    5.2 7.6
    2009WP 164 9,056 1.0
    2011 161 8,548 5.0 0.9
    2012E 150 7,500 4.4 0.8

    从1994年到2008年,我致力于提高保温和机械效率,并能够将我的家庭的二氧化碳足迹从〜13到7.6公里缩小。由于伊利诺伊州的实用性放入管制,我能够在2009年购买风电,这是一个精彩的发展,因为我们的当地效用产生了煤炭的80%的电力。请注意,随着风电,我只能在一年内将碳足迹从7.6降至1公吨。(我有一个地源热泵,当与可再生能源配对时,这是一个“碳杀手应用”。)

    在公民可以购买风力发电的州,你文章中的第三点应该是第一点。还有一点:我现在为风力发电支付的费用比我为当地公用事业公司的燃煤发电支付的费用要少。

    注意:EII代表能源强度指数,这在这是kwh / ft / sq。每年天然气和电力。

  8. 杰森孔雀||#8

    亚历克斯伟大的文章。窗口R值
    亚历克斯,谢谢您对脱离化石燃料的伟大文章。我最近建造了一个小(1000 s.f.)所有电动房屋,并在屋顶上放3.6 kW。我希望我以卓越的品质和U-Value知识了解Intus Windows,类似于双窗格定价。它们具有符合和超出被动房屋标准(U-0.12 - R-8.33整个窗口)的各种U值。我希望他们在我建造我的房子时可用。

    尽管如此,我能够通过一个冬天的冬天,其中一根木材,舒适的温度范围为68-80,即使在临时10度。我的电费来自20美元 - 其他一切/每月50美元。而今年夏天将为3.91厘米CMP的综合电网捆绑房屋收费。我将在下冬天进入剩余的瓦特,并能够用我的电加热器使用它们。

    我认为人们可以更多地关注的一件事是建立更小的。人们告诉我他们要建立一个小房子,然后我问他们是多么小?哦,2,500平方英尺。它有完整的地下室吗?是的。(2,500 + 1250 = 3750)我的书不小。我在欧洲花了很多时间,大多数人都有真正的小房子或小房子,如果他们有一辆车,它真的很小。为什么我们在美国需要这样的大家?

    在你下周的文章中,你能解释一下普锐斯的电池老化吗?我有一个(2004年),我想知道当我的电池达到预期寿命时,需要做什么。谢谢

  9. 亚历克斯·威尔逊||#9

    关于老化的混合动力电池
    杰森,
    谢谢你的评论。我将在下周讨论电池问题,但这是一个挑战。我们有一辆1983年产的本田思域混合动力汽车,行驶里程约为160K,我希望电池能坚持足够长的时间,让我们有更多的选择(或可靠的)插电式混合动力汽车。

  10. 迪克罗素||#10

    在风力力量:
    当客户集体“购买”更多的风力源KWH时会发生什么?电力公司只是赚取一堆额外的资金,提供来自其他来源的网格提供的电力,以弥补差异吗?

  11. 威廉劳||#11

    100%绿色认证RECs防止双重浸渍。
    迪克,

    我购买认证可再生能源信用或recs。该系统可防止双重浸渍。使用Green-E认证REC,只有一个最终用户,每千瓦时都有可再生能源生产。

    更重要的问题是这些。首先,现在风力发电的成本与燃煤发电相比具有竞争力,如果风力发电的成本还没有降低,那么到2020年,风力发电的成本将明显降低,即使我们不要求煤炭为其高昂的健康成本和环境破坏买单。煤炭的能源含量持续下降,而风力涡轮机效率更高,产能系数越来越大,选址和管理也更好。

    其次,风电正开始抑制电价上涨,因为在现货电力市场上,风电几乎总是“价格接受者”。当风电场有多余的电力要在现货市场上出售时,它可以击败所有其他能源,因为风力发电的运营成本约为每千瓦时1美分。看到的:http://www.greentechmedia.com/articles/read/winds-future-ally-better-transmission/

    第三,我们甚至还没有开始开发我们最好和最容易获得的风能资源,即五大湖水域和中大西洋海湾。我应该补充一点,到2050年,德国计划80%的电力来自可再生能源,其中最大的份额来自风力发电场。

    总而言之,“节约,节约,然后转向可再生能源”的旧格言对那些可以在竞争激烈的电力市场上购买风力发电的房主不再有效。

    即便如此,我还是一次又一次地听到这个过时的咒语。现在是绿色建筑行业赶上电力市场变化的时候了。

  12. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#12

    回应威廉·劳
    威廉,
    我同意你的看法。你的精明点:“全部,旧的勇气”保存,保存,然后转移到可再生能源的转变“对于能够在竞争力的电力市场购买风力的房主不再有效。即便如此,我听到这个过时的口头禅一次又一次。”

    这一点也适用于屋顶安装的光伏系统。安装高R墙系统(大量墙体绝缘)不再是真的,应始终在投资PV之前。PV已经廉价,所以PV的投资通常可以产生比某些信封改进的投资更快。

    我们都需要重新思考我们的假设——我们都需要在投资前进行计算。

  13. 韦斯·哈丁||# 13

    净零和零碳家园
    我们最近完成了赫尔莫萨海滩的净零和零碳回家的建筑。去http://www.greenideahouse.com.如果您想了解有关设计和施工的具体细节。我们还提供家庭旅游和一类在不久的将来密封爬行力量。请尽管给我发邮件问我问题。

    韦斯

  14. 威廉劳||#14

    马丁,谢谢你支持我的观点。
    我强烈主张将老房子改造成符合最高的“合理的”隔热标准,在我自己的家里,我也试图消除我能找到的每一个能源消耗大户。然而,如果你想减少家里的碳足迹,最快、最简单、通常也是最便宜的选择是(1)改用风力或光伏电力,然后改用热泵来提供热空气、水和空调。这种强大的组合-可再生能源和热泵-将产生超过90%的家庭碳排放减少。

    我在Bloomington-Normal的7个房屋的计算表明,只需一年的时间,所属的房主可以将他们的房屋的碳足迹放下50%至75%(取决于Therm-kWh比率),并在此过程中省钱通过切换到风力。如上所述,来自我的替代能源供应商的风力(蓝星能源:0.058 /千瓦时)现在比当地公用事业(Ameren:$ 0.063 / kWh)所购买的燃煤电力便宜。

    使用可再生能源是显而易见的。我希望绿色建筑顾问公司的所有人都能开始关注这个新发展。您关于热泵水箱的文章,以及Alex Wilson的文章,都是非常令人振奋的进展。

  15. 罗杰威廉姆斯||# 15

    空气密封、热泵和“基础”成本
    我们一直试图削减我们多年的碳足迹。去年10月我们安装了一个三菱迷你拆分。事实上,它在没有备份热量的情况下加热了我们的房子。我们的热泵设置在70F(我们可以设置的最低),我们将我们的基板可编程恒温器设置为61F。他们从来没有上过。我们来的最接近的是,当夜间温度下降到-14F时,我们的卧室在早上坐了16F。它在白天恢复过。内部单元在起居室,最低温度为18°F。

  16. 亚历克斯·威尔逊||# 16

    内部温度
    罗杰,
    你能解释一下里面的温度吗?你是说16到18摄氏度吗?

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