地区能源的地面源热:使用地球脱碳加热

凯瑟琳罗伊|5月12日,2021年

由于世界各地侧重于通过电动汽车市场减少碳排放并找到可再生能源的电力生产替代品,温室气体(GHG)的贡献者被忽视:建筑物。为了满足承诺巴黎协议,加拿大和世界其他人需要平等重视减少所有排放来源。

源于企业和家园的温室气体排放主要由化石燃料燃烧以热量造成的。如图1所示,建筑物的排放是加拿大的第三大排放来源。加拿大人由于我们分散的人口和季节性温度波动而倾向于使用更多的能量来加热和冷却。

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图1:加拿大经济部门排放的细分1

在Canada的住宅能耗看时,83%用于家庭空间和水的加热/冷却。图2显示了加拿大家庭中能源消耗的主要来源的分解。建筑物中的能源使用是全球第三大发射器,占全球总温室气体排放量的大约18%,其中一半可归因于加热和冷却。因此,在低碳未来的过渡主要取决于脱碳化加热和冷却所需的能量消耗。

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图2:加拿大的住宅能源使用2

地源加热 - 包括储存的太阳能,可用于加热和冷却 - 能够更换目前正在使用的化石燃料。虽然一些评论家认为加拿大由于其较低量的地热活动而言,加拿大是地热系统的理想选择,但直接使用热量,地热资源不需要非常热。储存的太阳能可以在地下找到4米深的深度足以加热建筑物。

地源热泵(GSHPS)使用地面,地下水或地表水作为源极和水槽。GSHP系统可以通过称为地环的热交换系统从地面吸收或拒绝热量。通过热泵,室内空气通过流过地环的流体交换热量。虽然地热能不能被认为是100%清洁能量(热泵可能是用化石燃料产生的电力),但热泵减少碳排放,因为没有燃烧,没有发出烟气。因此,用于区供暖的GSHP是脱碳加热扇区并降低化石燃料的依赖性的关键技术。

在查看世界各地的地区,欧洲,俄罗斯和中国带来了欧洲。多年来,地热量热资源已用于区供热应用,欧洲目前被刺激市场。欧洲有超过5,000家区供暖网络,主要位于西欧和欧洲西部和斯堪的纳维亚。在5,000中,只有280个使用地热能。从所有欧洲国家,冰岛是该国生产最大的地热源区热量,其次是法国,德国和匈牙利。Reykjavik拥有世界上最大,最先进的地热区供暖系统,自1930年以来,利用天然热水来加热城市的建筑物和家园。冰岛政府通过提供众多贷款和补助金发挥着关键作用。

区域供热

图3:地区供暖的主要用户3.

在加拿大,哑光家庭和恩波韦能源公司在安大略省建立了一座300家主社区 - 该国最大的类型 - 这将使用地区地热系统进行加热,冷却和国内热水。由于该项目在2020年接近了GSHP系统的技术顾问。支持这一倡议,大气基金授予超过225,000美元的批准,以研究,坐标,协调和设计初始概念。由区地热系统锚定的网络零邻居。舱口可以协助可行性研究,规划,工程,为那些寻求在区域供热应用中使用地热能的商业案例。

尽管地热热量作为资源无需成本,但是使用它的高前期成本与使用相关。通常安装GSHP系统对于个人家庭或建筑物来说非常昂贵。然而,通过为多个现有房屋或社区提供更实惠和广泛使用的社区在区域供热中实施这些系统时,规模经济。另一个好处是这些系统的部件的部分可以水平地掩埋,而不是垂直地在地下,这可以进一步降低成本,因为垂直钻孔是昂贵的。最终,在长期抵消前期费用中,节省能源和维护成本。

利用地源热量为在区域供热中提供加热和冷却,如果提前进行足够的规划以将这些系统集成到设计中,可以实施政府的支持性政策,并提供资金帮助推进地热社区能源系统。

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参考:

1加拿大政府,“温室气体源和汇:执行摘要2020”,2021年,

2加拿大政府,加拿大自然资源,“住宅部门的能源使用”,2021年,

2Werner,S.,“地区供暖和冷却国际审查”,Energy,2017年10月15日,第617-631页,从科学直接检索,2020年,