很多建筑商犯的最大错误之一是,在没有考虑电动热泵的情况下,安装了以丙烷或油为燃料的供暖系统。在大多数情况下,这样的选择每年要花费主人数百(甚至数千)美元的能源费用。
在右边的图比较了一个典型的一个新的2000平方英尺的马萨诸塞州的家每年热量的燃料成本。类似的曲线图进行比较的成本来操作不同类型的热水器在下面示出。不同的燃料选择的相对成本将是相似的气候相似,但它是要注意重要的是,天然气是不是在很多地方使用。
考虑到这些数字,为什么建筑商仍在安装丙烷和石油加热系统,而不是电动热泵?
“我一直认为电加热效率较低。”
这是我在建议电热时听到建筑商的一个共同回应。这个响应是历史的产物。从历史上看,用电力抵抗加热器加热。耐热均为常见,直到开发和广泛采用的小,安全,高效的化石燃料燃烧加热设备。
今天,用电加热通常意味着使用热泵,而今天的热泵的效率是电阻加热器的2到4倍。热泵与电阻加热器是完全不同的产品,我们不应该仅仅因为它们使用相同的燃料来源而抱有偏见。
这是过眼烟云吗?
我们无法准确预测未来10到30年能源价格的变化,但美国能源信息署(EIA)预测,从现在到2040年,电价将以每年0.4%的速度上涨,而石油价格将以每年0.6%的速度上涨,丙烷价格将以每年0.5%的速度上涨(不包括通货膨胀)。
这意味着根据EIA,热泵在未来几年中只能越来越有利。
有些人不相信电加热
电加热依赖于电网,而电网并不总是工作的。以下是一些处理网格间歇的选项:
•备份发电机。这有一个中断期间运行灯和电器的附带好处,但它至少要花两三千元。
•备份加热系统。这里的选项包括燃料炉,锅炉,或烧木柴的炉子。因为它是一个备份系统,效率可以在这里牺牲省钱。低效率的备份炉系统可能耗资约$ 1,000。
•坚持到底。如果你是在电网有信心并愿意一对夫妇额外的层扔时,有一个停电,这显然是最具成本效益的选择。如果有在冬季同时失去权力天的危险,但是,你会想要一个备份系统,以避免冷冻管。
热泵在冷的时候效率不高
当空气源热泵工作时,它实际上将热量从外部空气外部拉出热量。由于外部空气变冷,热泵效率较低。例如,今天的热泵将在50°F处具有约4的性能(COP),并且在-10°F处为1.5的COP。这意味着热泵在更温和的气候中会更好地表现更好 - 虽然它们在寒冷气候中没有那么糟糕。
本文气候对空气源热泵采暖季节性能因子(HSPF)和季节能效比(SEER)的影响(费尔雷等人)用于精确地建模空气源热泵的泵,可在不同的气候条件下提供的效率的建议。这些建议考虑用于计算在包括上面和下面的图中示出的能量法案结果的算法。在温带天高效率水平超过在寒冷的法术了低效率的化妆。
对于地源热泵来说,低温效率的问题不那么重要,因为地温比空气温度要一致得多。
除了比丙烷和石油节省成本外,热泵还有其他一些重要的好处:
•他们是安全的。由于房子里没有燃烧,因此一氧化碳的空气质量问题的风险较小。
•它们很方便。不需要燃料箱或输送,就像丙烷和石油一样。
•它们很干净。需要定期清洁化石燃料燃烧的设备(特别是燃油设备)。电气设备不需要清洁。
空气源、地源热泵?
地源(或地热)热泵的成本差别很大。总的说来,地源热泵比空气源热泵至少要贵10,000美元,但它更有效率。
能源建模分析和财务分析在这里特别有价值,因为这个决定有很大的财务影响。
管道或导管?
本文开头的讨论假设房屋具有带有管道分布的强制空气加热系统。用于空气源热泵选项假设8.5的加热季节性性能因数(HSPF),这相当于中低效单元 - 以上的联邦最低限度为7.7 HSPF,但远低于高效单位载流子Infinity 20,拥有最多13的Hspf!Goodman SSZ14是常用单位的示例;它具有8.5的HSPF。
无管道系统比管道系统更经济有效。它们减少了对昂贵的、漏水的管道系统的需求,但它们不像管道系统那样美观,而且要确保空调空气适当地分配到房子的所有房间可能会很棘手。
相对较小的住宅,在他们的气候区隔热良好,是最好的无管道的候选者。建筑工人卡特·斯科特的住宅是一个很好的例子,说明了如何在相对寒冷的气候中有效地使用无管道迷你裂缝。他相对较小的住宅是超级绝缘的,可以用几个微型单元来加热。对于那些绝缘性能不佳的家庭,无管道热泵也可以在辅助应用中发挥很好的作用,比如额外的房间、附加设施或公寓,在这些地方,需要有一个独立的、小型的加热和制冷系统。
热泵是未来的技术
通过允许我们通过光伏,风力涡轮机或水力植物产生的清洁更新能量,电加热将是切割温室气体排放的重要和必要步骤。
此外,虽然化石燃料燃烧加热器尽可能高效,但我们不是非常接近热泵效率的理论极限。所以,热泵只是变得更好。
尼克·塞斯勒(Nick Sisler)是Ekotrope,它提供了软件和能源制造商咨询。Ekotrope的软件是一个RESNET认可HERS和IECC绩效评价工具。尼克拥有麻省理工学院的机械工程学士学位
23评论
15个月后,数学仍然有效,呃?;-)
伟大的思想认为是:
http://www.rmi.org/cms/download.aspx?id=10410&file=2013-05_heatpumps.pdf&title=heat+pumps%3a + an+alternativedto上外+ keat+
我对热泵热水器的模型结果持怀疑态度 - 这可能是输入假设的问题。从室内空气中拉出的能量的成本必须是零(或甚至是负面的降低的冷却负载的降低),为年度热水加热,用热泵热水器折扣。
谢谢,达娜
这是一个条形图,来自达纳链接到的RMI报告。注意(在设备的寿命期内)住宅地源热泵的热量成本高于空气源热泵的热量成本。
[点击图片放大]
。
对Dana Dorsett的回应
丹娜,
谢谢你分享这篇论文,我以前没看过。
你是对是持怀疑态度的热泵热水器,2.4 EF假定热水器是在温暖的房间 - 这在MA,意味着它必须是在条件的空间,在那里将它偷空调空气,增加加热空间加热要求。这是我的疏忽。在马更现实的数字为1.8 EF如果单位被关在一个地下室无条件或车库。在这些条件下,预期年法案是$ 274,而不是图中所示的$ 204中。更新的图表如下所示。
回应尼克·塞斯勒
尼克,
感谢更正的图表。我已经从文章中删除了原来的图表(图片#2),并替换了您更正的图表。
谢谢你的解释。
我认为它必须在某处嵌入起始假设......
我对RMI分析的运营成本范围有所持怀疑态度,特别是关于GSHP和ASHP的运营成本范围与ASHP的运营成本范围相同,这意味着它们与中间道路GSHP比较设计(并且显然不会导致缓慢的ASHP比美国区4.)
但大致的要点是一样的:昂贵的化石燃料,如2号石油和丙烷,在运营成本上已经无法与热泵竞争了。鉴于当前的石油产量水平需要一个从油砂和页岩增加份额,将地板生产商的价格约为75美元/桶才能实现收支平衡,取暖油真的没有独立(便宜)的未来家庭供暖的外部性成本(不内置购买价格。)
也需要考虑的事项:在血管燃料的循环厂中燃烧的天然气在〜50%的汽油燃料效率下加热房屋,如果通过提供季节性平均COP的热泵杠杆,可以优于100%的源 - 燃料效率。或者更好。大约一半的每年的每年流动到ISO-NE网格都来自综合循环气体,大约第三个是来自遗产核武器,其余部分在遗产〜30%效率煤(随时间缩小)之间大致均匀均匀,水电和非水电可再生能源(随着时间的推移而增加。)这使得热泵更多的源燃料效率,具有比该区域的冷凝气体较低的碳足迹。随着电网随着时间的推移,热泵解决方案用它绿色。
但它不是无尽的幸福:热泵的部署速度快于增加负载的效率相结合,扩大容量的分布式可再生和存储可能会延长使用寿命和提高操作能力因素的新英格兰煤炭舰队和深化对低效的要求峰化器。电网变得越灵活,就越容易支持大幅增加热泵供暖(和电动汽车)。在中期,微型热电联产机的部署是对空间供暖热泵部署的自然补充,因为热电联产机的输出自然地随热泵的局部负荷上升和下降,减少了大型发电厂的发电需求,同时减少变电站拥塞和输配电容量问题。
这些问题是可以解决的,但还没有完全解决——地区能源政策需要考虑到所有的活动部分。去年冬天,由于电厂对燃料的需求,燃气网的容量出现了一些问题,导致燃气价格飙升,在寒流期间,提前一天的市场至少有一个15小时的开放申请,这有点像一个警钟。当然,那些饮用水力压裂水的人认为管道容量扩张是最好的解决方案(由更高的电价支付),但现在也有其他的声音,因为与电网相连的光伏发电被广泛认为是最便宜的发电形式。
丙烷市场上的绳索
我得到相当的东西,得罪这样的:
http://www.usepropane.com/what-is-propane/does-propane-save-money/
“丙烷电器省钱
希望为客户提供最节能、最具成本效益和最安全的房屋的房屋建筑商选择使用丙烷建造房屋。”
谢谢
@Dana,谢谢你的周到分析和回应!一个澄清点:
当你说热电联产,我以为你在谈论的热电联产或热电联产(CHP)电厂产生的电力,并利用余热用于其他目的 - 通常是空间加热。这是正确的吗?这些都很棒!麻省理工学院有一个对大多数学校提供电力和(基本上都是免费的)的热量。在该应用 - 城市环境,利益主体单一的 - 它的伟大工程。它不会在农村环境中很好地工作,并在棘手的情况下,有很多利益相关者(如住宅) - 它是很难找出多少每个人都应该得到回报。美国能源部有一个目标,到2030年将产生与热电联产电力的20%。
@Kevin,完全同意,数学并不支持这些说法。
是的,热电联产(尤其是微热电联产)很棒!
几年前,1KW本田CHP与住宅大小的冷凝锅炉/炉子结婚,并以“Freewatt”名称为一个系统。(该系统是由一个名为气候能源的创业公司开发的,然后销售给ECR International,自从掉落产品线。)本田仍在制造基本的加工师单位,但甚至不能满足日本国内市场的需求44.2gigawa of Nukes闲置 - 不要指望看到他们推动在这里尽快在这里扩展市场。
Wi中的马拉松发动机有一个〜4kW的伴随着名为“eCopower”的兴高采烈的单一家庭住宅的可合理尺寸的热量输出,5kW燕麦队适合较大的家园,但现在这两个都主要被销往商业空间,而不是这样很多住宅,并具有很少的本地/区域支持。
http://www.marathonengine.com/index.html
http://us.yanmar.com/products/energy-systems/cp5wn/
4-5kw的系统相当昂贵,而且财务上也很困难,除非你在夏季有很大的热负荷(比如游泳池)。但从地区政策的角度来看,这些空间供暖系统有利于电网的可靠性,并能使其他国家大量使用热泵而放弃化石燃料,而不需要增加电网容量。加在一起的热泵和散热器比单独使用要好。
住宅热电联产?
热电厂没有曾经打算做出单户住宅任何意义。然而,他们有时会做出大的多户项目或机构建筑物感。
永远?告诉欧洲人!
考虑到新英格兰地区的发电机要争夺与家庭空间供暖相同的天然气资源,用分布式热电联产机替代一部分燃气燃烧器将减轻电网负荷和燃气电网负荷,只需要略微增加用于空间供暖的天然气,在空间加热高峰期间,通过热泵和空气处理器等为电网供电。这在新英格兰地区意义重大,因为越来越多的人使用热泵,为了避免这部电影越来越普遍地重复上演。
http://www.forbes.com/sites/peterdetwiler/2014/01/24/iso-new-england-burns-jet-fuel-to-keep-the-lights-on-during-january-cold-snap/
欧洲一直在余生成狂欢了几十年,并在过去十年微型热电联产已成为家常便饭。有可能获得到十几1000-5000W热电联产正在销售的单户住宅负载在北欧,如:
http://www.viessmann.com/com/content/dam/internet-global/pdf_documents/com/brochures_englisch/ppr-micro_chp_boiler.pdf
http://www.inspirit-energy.com/content/files/file/Inspirit%20mCHP%20Boilers-%20First%20Trials%20at%20CaringHomes%2024%20February%202014.pdf
http://www.vaillant.de/Produkte/Kraft-Waerme-Kopplung/Blockheizkraftwerke/produkt_vaillant/mikro-KWK-System_ecoPOWER_1.0.html
http://www.proenvis.de/prio-nano-bhkw.html.
http://www.kirsch-homeenergy.de/produkte/kirsch-nano.html
http://www.baxicommercial.co.uk/products/baxi-senertec-uk.htm
https://www.di-verlag.de/media/content/GFE/issue_3__13/gfe_03_2013_Dwyer.pdf
为了确保典型的热负荷较低,电价高于美国,这使得金融映像稍微转移。但与补贴微仓使丙烷和石油空间加热的重大流离失所者所需的电网升级的资本支出很大程度上是很大的,以使Micro-ChP成为可行的情况。
NJ现在正在粉末后醒来的微仓(和其他分布式电网硬化措施)补贴。1kW本田和一个大缓冲坦克足以处理许多NJ单身家庭住宅的真正负荷(以及大多数公寓),但SFAIK不可用。这真的太糟糕了,因为它是一个非常便宜的单位,与其他人相比,如果比欧洲和其他地方可用的斯特林循环伴者更高
http://dsireusa.org/incentives/incentive.cfm?Incentive_Code=NJ51F&re=1&ee=1
备用发电机的销售在东北之后遭到了壁垒,自砂质 - 使它们相连但是岛上的兴隆者(如日本销售的本田版本)将是一个更好的资金支出,适用于房主和每个人在同一个本地网格上。
快速的网络搜索提出了破产启动Infinia的3.5kW和7,5kW斯特灵技术Cogens的证据可以很快再次出现新的所有权:
http://pevc.dowjones.com/Article?an=DJFVW00020131121e9blpb28p&ReturnUrl=http%3a%2f%2fpevc.dowjones.com%2fArticle%3fan%3dDJFVW00020131121e9blpb28p
http://www.prnewswire.com/news-releases/stirling-engine-developer-qnergy-acquires-us-based-infinia-232874841.html
http://www.qnergy.com/sites/Qnergy/UserContent/files/Qnergy_A4x3_v12.pdf
如果Infinia将在美国(尽管是美国起源)的时间很快,则目前尚不清楚,因为它可能会在欧洲销售。3.5kW Infinia适用于大多数美国房屋(无论如何那些没有游泳池的人),没有大量的热缓冲。它的峰值热输出是48,000 btu / hr-比大多数Code-min 3000房屋(和许多现有房屋)的设计日热负荷多。
编辑添加:
我的一个同事用早期的水循环Freewatt系统给一栋19世纪40年代的古董房子供暖。他的年用气量下降了30%以上(以前是用一个效率约75%的小锅炉取暖),净用电量下降了一半以上(每千瓦时20美分)。它用三年的时间就把省下来的钱都花光了。能源消耗抵消的美元价值大于天然气消耗抵消的美元价值,如果天然气的使用保持不变,仅在5年时间里节省的电力就会得到回报。作为一个系统,它使用的气体比他用一个可调节的冷凝锅炉取代铸铁的系统稍微多一点,但“回报”是,如果没有本田的微型chp,它将超过十年。
我也(而且总是)得到
我也(并始终)在文章中解决了关于“备份”热量的问题,但其中两个选项上列出了“燃油炉,锅炉...”也通常在电力上运行,因此没有区别它们和热泵之间。因此,选项是一个发电机,木炉,或等待逆变器技术赶上,所以您可以使用多个出口(在网格绑定PV系统中)。这可能很快发生。
在网格上转身?
几年前,爱德Mazria和建筑2030人做出了我认为是一个很好的说法:建筑是能源的最大单一用户,并且该单最坏的一种能源建筑使用的是电力。我记得,Mazria认为,虽然油和丙烷是够糟糕的,煤炭更糟糕的是,由于美格主要是燃煤和无可救药的低效,我们需要工作,以减少电力的消耗,尤其是对低年级的应用,如加热。(而沿着这些线路有关于使用电力的电阻加热是怎么样的切割黄油用电锯那个著名的埃默里·洛文斯报价。)
短期前几年,突然有一个大推动电动。而不是因为网格是任何清洁剂。我理解热泵效率有助于抵消网格效率低下(我想我已经听到了网站上的源头数量左右,在NE中的网格效率约为35%?)但我仍然有点怀疑突然突然脸。
在清理栅格之前,电力将保持高档,肮脏的力量。尽管奥巴马政府倾向于用新的燃气射击替代老化煤发电机的倾斜论证,但有独立的研究表明,当您考虑逃逸排放,出生缺陷,地面水污染时,散发的天然气和较差的煤炭或差,放射性废物处理等
我想知道有没有人仔细看过这个?水力压裂燃气空气源热泵真的比其他选择更环保吗?我认为我可以看到一个超级绝缘的家庭的好处,只需要一个或两个在一年的大部分时间。但我有客户住在老房子里他们选择安装多个空气净化装置而不是隔热。当所有人都蜂拥使用热泵时,电力价格和供应会发生什么变化?
似乎热泵正冒着成为时尚创可贴的风险——我们正试图通过安装一种新型设备来解决一个庞大的基础设施问题。无论如何,我认为如果我们要沿着....这条路走下去,我们一定要努力建设一个更清洁的电网
响应常态法律
规范,
除了Ed Mazria(我还没和他谈过这个问题),深思熟虑的绿色建筑工人正在朝着全电动家庭的方向前进。与你的暗示相反,电网正变得越来越干净;燃煤电厂正在被淘汰,而风能和太阳能却在增加。这种转变比大多数绿色建设者想要的要慢,但它正在发生。
是的,许多专家已经做了计算。与通常的替代方案相比,使用无管道的微型裂片供暖可以减少碳排放。
下图说明了煤炭的重要性和可再生能源在美国发电方面的重要性。
。
现实世界地面源热泵性能吗?
GBA的几篇文章详细说明了地源热泵的成本高于预期和问题,以及低于预期的效率,包括掩盖了一些低效的测试协议。这篇文章似乎为地源热泵描绘了一幅相当美好的图画。对于Martin、Dana和其他人如何看待目前可用的地源热泵模型的建模效率和安装效率之间的差异,我希望能有一两句评论。
不同的反应
鲍勃欧文写道:
“因此,选项是一台发电机,柴炉,或等待变频技术赶上,所以你可以使用一个以上的出口(在网格结光伏系统),这可能会很快发生。”
这不是一个逆变技术问题 - 岛屿相对容易设计,而是一种存储技术成本和监管环境问题。为了管理峰值启动浪涌需要至少为适度的本地电力存储,但许多州法规明确地禁止存储在仪表的速率Payers侧,这不是在实用程序的直接控制下,或繁重的允许/审查/审查/审查/计量/检查能够安装本地存储。此问题最近在CA中播放(并赢得了本地存储的PV支持者),该公司允许太阳能安装人员(主要是太阳能城)前进,在耦合本地存储到本地化的PV上,只有非常适度的限制。见:
http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2014/04/solarcity-resumes-storage-applications-after-california-decision
所以“很快”实际上是“已经做到了”——这是一个监管和存储成本的问题,而不是一个技术问题。目前小型储能市场的宠儿是锂离子电池,它的成本约为500美元/千瓦时,对于一个全电的家庭来说,任何长度的停电都至少需要5-10千瓦时的储能能力——如果空间供暖是热泵的话,则需要更多。随着特斯拉和松下的十亿瓦电池工厂按计划建成,到2020年,锂离子存储成本有可能降至200美元/千瓦时。但固定存储不需要锂离子的高功率密度——它可以是笨重的,但需要可靠。Ambrii开发的液态金属电池技术似乎是分布式存储市场的真正竞争者,目前正在夏威夷的一个风力发电场进行现场测试。它的技术含量相当低,没有活动部件,如果它全面投产后价格达到50美元/千瓦时,我也不会感到惊讶。(一个大型生产设施将于今年夏天破土动工。)
规范farwell写道:
“我认为我在网格效率的网站效率下听到了源对网站的源头数量?”
这可能是15年前的真实情况,但大多数新的燃气电网源在ISO-NE和ISO-NY网格上是组合的循环气体,其热效率超过50%,这意味着加上热泵运行2.5的COP具有比冷凝气炉或锅炉更好的来源 - 燃料效率。该地区的遗产煤单位运行了25-30%的热效率,但在ISO-NE网格煤炭的年度电力份额上,电网的份额缩小到少于10%,而Wiill继续与预定的关闭缩小煤炭植物在未来2年的MA,并被更加综合的循环气体,海上风,陆上风和分布式光伏取代。目前,在ISO-NE网格上的电力中的一个大约1/3来自遗留核武器,这不太可能发生巨大变化(即使在当前燃料循环结束时也有巨大的佛蒙特yankee关闭。)
“会发生什么,电力价格和供应,当每个人都成堆此热泵的行列?”
这就是我关于在部署热泵的同时促进微热电联产的政策效力的冗长论述。由于该地区的空间供暖和发电严重依赖天然气资源,存在一个不容忽视的需求峰值问题。在供暖高峰期间,热泵的COP仅为1.5-2,并从电网中吸取的电力比正常冬季要多得多。这成为一个问题在ISO-NE电网1月寒潮时燃气电网运营商不能获得足够的现货市场的天然气(不惜任何代价!)的峰值负载,和投标在日前市场力量(这是大多数电力批发销售)是完全开放15小时,(通常十五分钟就关门了。)大规模部署分布式热电联产将缓解这一问题,因为微型热电联产在相同的空间加热峰值期间将以最大占空比运行,提供90%以上的净源燃料效率,同时减少了需要由大型发电机和配电资源提供的峰值负荷。它减轻了电网的压力,而且对纳税人来说,补贴微热电,而不是支付更多的低容量因素(运行占空比)低效率峰值发电机是有益的。
分布式存储和智能“需求响应”(付费计划用电限制大型电力用户负荷高峰期间)是削减相当深入的能力因素现有30 - 35%的天然气和石油发射峰化器效率,在空调的峰值(当压力气体网格很低,没有从空间加热),随着电网变得越来越智能,负荷端响应能力越来越强,以及监管环境试图跟上新技术/现实的步伐,这一趋势可能会加速。纽约开设了这o '监管蠕虫大时间仅在过去几周里,这应该使一个更聪明的快速部署和greener-cleaner使用网格资源、经济适应本地电网电力&存储的竞争远远超过可能遗留下的监管结构。这是一件大事,但对于非网格专家来说有点晦涩难懂(即使是一些网格专家也在努力理解其中的含义)。
ISO-NY和PJM(中大西洋和NE中西部)网格仍然比ISO-NE网格在线仍然有很多遗留煤炭,但毫无疑问,即使煤层泄漏的煤层泄漏的含量综合循环气体的温室占地面积远远低于煤炭 - 它几乎是效率近2倍,只有一半的碳源燃料mmbtu,这意味着它仅发出约1/4的电力输出量的碳。它对其他环境问题的更干净,虽然远非吱吱作响。利用热泵的警察,它比在冷凝炉中燃烧相同的气体更环保。
你可以在这里看到ISO-NE网格的燃料混合的准实时变化:
http://isoexpress.iso-ne.com/el/guest-hub?p_p_id=fuelmixgraph_WAR_isoneportlet_INSTANCE_1Xub&p_p_lifecycle=0&p_p_state=maximized&p_p_state_rcv=1&p_p_col_id=column-3&p_p_col_pos=2&p_p_col_count=3
ISO-NY电网去年的年度份额是这样的:
http://www.nyiso.com/public/images/powering2.gif
煤炭仍然是PJM(包括煤炭生产州,如VA、WV、OH、PA和KY的一个角落)的国王。
http://www.pjm.com/about-pjm/renewable-dashboard/renewables-today.aspx.
所以在哪里连接热泵有点重要。
回应德里克罗夫
德里克,
我支持我之前关于地源热泵的文章。(例如,请参阅本文:在地平线上是实惠的地面源热泵吗?)
来自岩石山研究所的条形图,我在评论#2中复制,支持我的立场。
我信赖的能效专家,包括Marc Rosenbaum,已经分享了许多搞定地源热泵装置的故事,需要许多时间的顾问来解剖和正确。没有可比导管的迷你普利故事。
此外,我采访了两位建筑商 - 卡特斯科特和查瑞斯 - 两人同时安装了地源热泵和无管minisplits。在我的文章没有电的生活法案,我写道,“未来,Reiss将改变他的供暖系统规格。他说,我们将来不会使用地源热泵。“我们将采用空气对空气热泵——三菱无管道微型裂缝。”
在我的文章被称为只有两个小平衡的热量,很酷整个房子,我写道,“卡特·斯科特(Carter Scott)在发现无管道微型分裂装置之前,建造了三套使用地源热泵(GSHPs)的住宅。然而,现在他知道了微裂缝,他不打算安装另一个地源热泵。”
你说热效率,我说甲烷…
感谢您的图形,马丁。而对于响应达纳。我想我们看到同样的画面和不同的阅读。你看,煤炭下降和增加天然气和可再生能源和播放以及与热泵和热电联产清洁电网。
但当我看到Martin的图表中最不同步的一条线——天然气消费的急剧上升趋势——警钟响起。以下是我所担心的:
1)煤气消耗量增加(自1990年以来四重折叠)和
2)IT的规模 - 自2005年以来大约抵消煤中滴落的升高
3)在可信的独立调查因子,说气是从气候角度来看比煤更糟糕的是由于甲烷leaks--
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22493226
http://onlineLibrary.wiley.com/doi/10.1002/ese3.35/full.
尽管兴奋,这看起来像化石燃料大堂给我的报复。满足新能源,与旧能源。即使是减少电厂排放最近EPA计划草案只集中于C02和完全忽略甲烷。也许这只是一个令人震惊的监督,但我对此表示怀疑。
如果Robert Howarth和其他人关于在提取和运输过程中甲烷泄漏率高的研究被证明是准确的(为了它的价值,作为一个家庭性能承包商,我看到到处都是天然气泄漏,因此,我认为工业可能会在更大的规模上面临同样的问题,这似乎是合理的),那么,提高新的天然气发电厂的热效率对我们没有多大帮助。如果是这样的话,我们这些“深思熟虑的绿色建设者”也许会希望我们当初能更深思熟虑一些。
回复Martin/Derek(第16帖)
最近发布的-FH系列三菱单位可能会在新英格兰气候中击败典型的GSHP系统效率,如果正确。在Mid-Modulation下,这些单位在约3.5 at + 17F的COP处运行(最大值,它更像2.5 + 17F)。这是十年前艺术态度的巨大推动。
虽然GSHP效率同比提高了一年,但在系统设计师/安装者能力方面没有相应的同比改善。没有(不便宜或易于执行)系统设计优化,易于削减膝盖的这种技术的潜在效率。每个系统都是定制设计,有很多方法可以拧紧它。设计和钻井/挖掘的成本几乎没有萎缩的机会 - 它将永远享受溢价。
相比之下,迷你分裂是一种预工程化的批量生产“系统中的系统”,非常具体地说,没有惊喜,并且(相对)的初始成本低。
这并不是说你无法用迷你分裂搞砸 - 更像是你做出的东西更具创造性的白痴成为。但它不需要火箭科学来规模并正确安装它们。
考虑到无管道技术在过去十年在寒冷气候能力和效率方面取得的进展,我开始想到过去的小规模住宅地源热泵。正确实施地源热泵的成本超过了任何边际效益。即使是在实现边际效益的情况下,屋顶太阳能也能更便宜地抵消能源使用的改善,即使按2014年的价格计算。因此,即使有30%的地源热泵所得税抵免,也不值得在新建筑上冒设计风险,前提是房子可以设计和配置为合理加热的迷你劈叉。对于大规模的新建筑应用和一些较旧/较大的单户住宅翻新,GSHP可能仍然有财务(或实用性)的理由,但对于新的小型或中型单户住宅,就没有那么多了。
豪沃思将在几个百分点的差异
1)LONG VS对排放的简短视野
豪沃思的纸燃煤电厂与天然气电厂目前平均电流效率平均效率进行比较。帝豪着眼于用最现代的天然气发电厂取代最差当前煤电厂,以及他对排放长远来看这降低了甲烷污染的影响。在大多数事情一样,我倾向于采取长远的眼光,而不是在这里。在这种情况下,忽略甲烷意味着忽视的短期气候引爆点的风险。豪沃思认为“这是一个危险的命题,因为如果气候系统是在未来的几十年里充分预热,达到一个临界点,这将是灾难性的。”
2)不直接使用可再生能源会浪费很多钱
本可以更好地用在可再生能源项目上的稀缺资本,却被浪费在了毫无前途的化石燃料基础设施上。天然气发电厂不是短期投资:它们的预期寿命一般为40年,它们往往会被使用和维护,如果不能,纳税人将陷入困境。目前的基础设施升级将极其昂贵;豪沃思指出,仅纽约市就有3000英里的百年铁管需要挖掘或重新铺设。批评者还声称,钻探对当地社区和地区造成了巨大的长期经济和环境破坏。
3)直接转向可再生是优选的
雅各布森等人(2013)认为,从温室气体的角度来看,直接使用可再生能源要可取得多。
(http://www.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/NewYorkWWSEnPolicy.pdf)
帝豪默认假定天然气基础设施是必要的,以支持这个过渡到可再生能源。但他没有提出证据来支持这个观点,并且有很好的反证。
4)价格波动
天然气的价格波动非常高,因为RMI件笔记。将电力与天然气捆绑将增加电力价格的波动。不可预测的yoyo-ing能源价格破坏了经济,并且在企业和家庭也很困难。另一方面,搬到可再生能源应该导致价格稳定。
(http://www.latimes.com/nation/nationnow/la-na-nn-epa-natural-gas-20140602-story.html)
虽然我分享热情热泵,我很高兴听到帝豪的关于电网发展的乐观,我认为这个想法,我们需要一个天然气打造出下车的化石燃料值得认真推敲。
我们比你想象的更一致。
规范farwell写道:
“2)不会直接进入可再生能源浪费很多钱。稀缺的资本可以在可再生项目上花费弥补死胡同化石燃料基础设施。天然气发电厂不是短期投资:有一个典型的40年的预期寿命,他们倾向于得到和维护,如果不是,率付费人将在别墅上拿出来。“
ISO-NE网格上的大多数CC天然气设备都是商业发电机,而不是拥有的公用事业。速率Payers不在钩子上,但债券持有人/股东可能会非常严重。它甚至对巴克莱的分析师表示,由于来自可再生能源的竞争的非常严重的前景,债券或其他金融工程越来越危险。这就是我的评论所指的:“如果最近建造的CC煤气厂将遗留出他们的设计使用寿命,即使它们是绝对必要的,也仍有待观察到,即使它们保持在ISO上运行的灯(和热泵)是绝对必要的- 近期的网格。“
拥有规模较新的大型电厂的垂直整合的公用事业公司极有可能产生“搁浅资产”成本,但如何处理这一问题,取决于当地监管机构。我非常担心乔治亚州会发生什么,那里是一个单一的大型垂直整合的公用事业,目前正在建造(并收取费用)大型核反应堆,面对廉价的PV +存储,几乎没有财务可行性。自他们监管垄断在很大程度上能够抑制/限制民营光伏网格,但如果&当他们上网和全部费用被内置到速度,网格倒戈成为现实的资金的机会,让更少(也更穷)的纳税人来支付电网的高资产成本。这是一场缓慢的灾难,但我不清楚他们如何能及时扭转局面。
常规FARWELL继续:
“多塞特默认,天然气基础设施是支持向可再生能源过渡的必要条件。但他并没有提供支持这一观点的证据,而有充分的证据表明恰恰相反。”
一点也不!我只是假设,现有的天然气基础设施对维持今天的照明是必要的。这种转变已经开始,而且正在加速。
我坚信,新英格兰地区的天然气基础设施不需要进一步扩建来实现转型,但我也不认为这种转型能在3年内实现。(这完全有可能在10年内实现,甚至可能在15年内实现。)相反,我同意NRG总裁大卫·克兰的看法:
“有老燃煤电厂的目的,坦率地说,是保持灯光在未来三,5年,10年。”“我不是反公用事业,我不反核,我不是反煤,我只是反废话。”
罗马不是一天建成的(如果是的话,我就会怀疑工作的质量了,不是吗?:-))但我认为,随着光伏和风能在原始经济上变得更便宜,向主要可再生能源ISO-NE电网的过渡将继续加速,即使面对新英格兰州监管机构和政治机构的化石燃料游说集团的压力。薄的边缘PV繁荣目前仅可作为ISO-NE负负载,但有趣的指数增长每两年翻一番——如果现在的1%的份额,2016年为2%,10年16%的电网千瓦时,覆盖100%的空调高峰,12年后,它将覆盖比传统核舰队更多的部分。这只是目前隐藏的光伏份额——风能的发展不会突然停止,即使当光伏变得比风能便宜。在ISO-NE电网中,风能的年发电量目前领先于光伏,但我的最佳猜测是,在2015年不会是这样,可能在2014年也不会。
此外,我怀疑提议在马萨诸塞州塞勒姆(Salem)建设燃煤电厂以取代已退休的燃煤电厂是否具有经济意义。目前还不清楚新东家(总部位于新泽西州的商用发电公司Footprint Power)能否为其融资,也不清楚建造它是否符合股东的利益。他们可能已经让保护法律基金会撤回了他们的诉讼,禁止在没有进一步减少规模和范围的情况下建造它,但这并不是说它真的会建成。即使这样,它将在商定的规模和时间范围内运行的可能性似乎很长。但现在这是Footprint Power、他们的股东和财务支持者之间的事了。即使他们建造了,可再生能源的竞争也不会减弱,这还远远不能确定。金融世界已经意识到这一新的现实,并相应地对贷款进行定价。(关于这个特殊情况的一些近期背景:http://america.aljazeera.com/articles/2014/3/28/salem-power-plantsparkselectricdebate.html.)
常规FARWELL继续:
正如RMI所指出的那样,天然气的价格波动性非常高。将电力和天然气捆绑在一起将增加电价的波动性。”
那是一个肥无止的权利!如果气体击中持续6美元/ MMBTU头价格(或更高),甚至20%容量因子风也会变得可行,并且可以迅速和经济地加速风力的扩大,以取代昂贵的燃气燃烧电力。我相信这是新英格兰将发生的事情。10美元/ MMBTU大量扩展海上风变得可行,但PV +储存的快速扩张可能会削弱即使在较短的时间内也可能削弱。我希望中等近海项目如斗篷风像普通的建筑 - 较好,抵消附近的煤炭厂房关闭而不增加气体或石油厂的容量因素,但到2025年,如化石植物和核武器,新近核心的成本风必须符合低成本分布式PV +网格储存的现实。(全面披露:我与吉姆戈登的婚姻有关,开普风的开发商,好像是我的姐夫的第一个堂兄意味着什么。我只在婚礼等中遇见他几次。但是在知道连接之前是项目的粉丝。)
但与此同时,Micro-CHP在CHP的预期生命周期内使财务和政策感知,并且不是比(并且可以比较优于)冷凝气炉的较差,因为它涉及峰加热负载网格菌株而不会更多地燃烧天然气(或油)在15-25年内,当最终烤面包时,电网储存和更绿色的网格将使它更换(甚至更高的效率)热泵将有意义。我将燃气微仓作为桥接技术,使用现有的气体网格,以减少整体天然气使用,而不是100年的空间加热和电力的解决方案。但几乎没有建议,在10年内,对于所有化石射水空间加热替代品,即使当前的ISO-NE网格在该时间框架中变成全部可再生能源,将有足够便宜和无处不在的网格存储。,即使气体达到20美元/ mmbtu,甚至10%的容量因子风甚至播放遮阳因子屋顶PV也变得可行。
我很乐意吃亏的though-我们拭目以待。事情可能快于大多数人认为的转身。如果锂离子来在$ 150 /千瓦时,这是不出来的问题的在2025年从电动车电网负载(和电网备份)可能是相当大的。如果你曾在爱荷华一些国家在10年前告诉我说,到2014年,像所有的电网电力的30%将由风力发电是未来我可能会问你 - 你什么了吸烟。很多在10年电网发展发生。
谢谢你回答我的问题和一个错字
感谢Martin和Dana对我提出的关于新住宅建筑使用地源热泵的智慧和可行性的问题的回答。在2014年中期确认之前文章中的信息是很有用的,迷你分割有很多优势。
在评论19时,Dana说,“PV的装机容量大约每203年加倍。”这看起来像是一个错字,“2-3年”。它可能值得编辑,因为它是您对PV指数增长的观点的核心。(或者也许你真的是真的,真的很长一段观点。)
是的2 - 3年
...时间常数比203年短多了,对吧?:-)
安装的PV(网格+ OFF网格)的安装世界容量在副2年的时间常数下加倍,与MA中捆绑的网格相当。
分布式存储有望类似的指数级增长,但没有就如何迅速(何时)会发生部署足够的数据。
http://www.greentechmedia.com/articles/feature/storage-is-the-new-solar-will-batteries-and-pv-create-an-unstoppable-hybri.
那些想要为自己的内部政策专家提供信息的人,将希望从这里的链接下载和阅读全部200多页的完整报告:
http://www.ren21.net/ren21aactivities/globalstatusReport.aspx.
但其他人可能会发现这份13页的执行概要更有用:
http://www.ren21.net/Portals/0/documents/Resources/GSR/2014/GSR2014_KeyFindings_low%20res.pdf
对常规告别的回应(第17点)
罗伯特·豪沃思的文章不支持的论点,即与fracked - 燃气联合循环燃气25-35%的煤炭的位移是净负,由于公布的增加甲烷的数量,并断言不是新-CC煤具有较低的温室气体足迹比CC气体有一些真正的缺陷。是的,甲烷是一种强有力的,但短寿命温室气体,需要得到更好的管理(它可以),但观念的最近马虎甲烷管理实践的影响在2100年超过生成功率恶化随着煤炭的效率较低并没有正当的。
与石油产品相比,在汽车内燃发动机中以20-25%的效率燃烧压裂气或30%的热效率峰值燃烧天然气的草率做法略有不同。但甲烷释放也可以比最近的平均水平更好地管理和控制,Howarth的工作在意识到这一问题上发挥了不小的作用,给天然气行业带来了监管压力。
但对于ISO-NE文章进行了两个可疑的假设。从图5的标题引用:
“对于电力生产,煤气平均效率为41.8%,煤炭效率为32.8%。”
虽然41.8%可能是所有天然气发电在全国平均水平上的一个有效的瞬时情况,但这显然不是联合循环电厂或它们正在取代ISO-NE电网中的传统煤炭机组的情况。那些被淘汰的传统燃煤电厂并不是新的联合循环煤气化装置,它们的热效率通常低于30%,而大多数新的cc燃气电厂的平均热效率都在50%以上。此外,与传统燃煤电厂不同,联合循环燃气在输出方面更加灵活,可以更好地跟踪24/7的电网负荷,无需弃电,而且不需要运行必须的旋转储备来跟踪负荷峰值。(刚性慢坡道发电厂有额外的可变额外碳足迹,与维持电网稳定的低效率必须运行储备有关,跟踪风力发电的可变输出的碳足迹经常被高估。)
但目前与天然气相关的电网电力中甲烷排放量的增加可能最终不会产生影响,至少不会持续很长时间。在2025年之前,风力发电和光伏发电都将比联合循环天然气更便宜,而且电网资源效率更高。在许多地方,风力发电已经比联合循环天然气便宜4美元/百万英热,但在不到10年的时间里,分布式电网光伏发电将比同类最好的风力发电更便宜。电网存储派对才刚刚开始,但它在原始经济上轻松击败了化石燃料的峰值。只有当现有的化石能源发电企业在监管游说中不断获胜,天然气才能在发电领域占据主导地位(如果是这样的话)超过20年。那些说要用天然气为国家提供未来100年能源的人必须饮用水力压裂水,而忽略了风能和太阳能现在是多么可行,更不用说未来几十年了。
2014年第一季度,光伏发电在美国新增发电能力中占据主导地位。尽管光伏发电装机容量在美国总量中所占比例还不到1%,但大约每2-3年就会翻一番。这可能会在2017年出现拐点,届时30%的税收抵免将降至10%,但在2020年之前,如果没有补贴,与电网相连的光伏成本将低于电网零售平价。现在已经准备好进入黄金时期,但到2025年,ISO-NE电网的燃气发电机的运行能力将显著下降。
在MA,最近PV容量翻倍的速度已经快于2年。由于光伏发电和风力发电的兴起,目前一些新的化石燃料发电厂的计划面临风险——它们可能无法获得足够的资金:
http://blogs.barrons.com/incomeinvesting/2014/05/23/barclays-downgrades-electric-utility-bonds-sees-viable-solar-competition/
这还有待观察,如果最近建成的CC天然气厂将实现他们的设计使用寿命,即使他们保持灯(和热泵)上运行的ISO-NE电网在短期内绝对必要的。
遗留的核武器以及增加在这两个水电和非水电可再生能源之间,只有在ISO-NE电网一半的功率将是从化石能源在2014年这还没有算上分布式光伏发电上百米的另一面,这仅显示为负的负载的电网运营商,而不是上市,提前一天或现货批发市场(虽然从这些设施生产信用在NEPOOL进行交易)。这将是不同的,甚至低碳水化合物5混合years-指望它。
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