با افزایش صورتحسابهای انرژی، بسیاری از مردم علاقهمند به حذف سوختهای فسیلی هستند که در حال حاضر برای گرم کردن بیشتر خانههای بریتانیا استفاده میشود. سوال این است که چگونه می توان آن را محقق کرد مارگارت هریس توضیح می دهد
در اعماق سنگفرشهای کلیسای بت ابی قرون وسطایی، یک شگفتی مدرن با پیچ و تاب باستانی بیصدا حضور خود را احساس میکند. در مارس 2021، صومعه تکمیل شد سیستم گرمایش لوله های کف را با مبدل های حرارتی که در هفت متر زیر سطح قرار دارند ترکیب می کند. در آنجا، زهکشی که تقریباً 2000 سال پیش ساخته شده است، روزانه 1.1 میلیون لیتر آب 40 درجه سانتیگراد را از یک چشمه آب گرم طبیعی به مجموعه ای از حمام های رومی باستان می برد.
با استفاده از این جریان آب گرم، سیستم انرژی کافی برای گرم کردن نه تنها صومعه، بلکه ردیف مجاور کلبه های گرجستانی مورد استفاده برای دفاتر را فراهم می کند. جای تعجب نیست که رئیس صومعه آن را به عنوان "راه حلی پایدار برای گرم کردن کلیسای زیبای تاریخی ما" ستایش کرد.
اما این تمام ماجرا نبود. زمانی که تلاشها برای کربن زدایی گرمایش صومعه در جریان بود، مقامات در پروژه 19.4 میلیون پوندی Bath Abbey Footprint توجه خود را به برق ساختمان معطوف کردند. مانند بسیاری از کلیساها، صومعه از شرق به غرب امتداد دارد و به سقف آن نمای وسیعی رو به جنوب می دهد. در عرضهای جغرافیایی شمالی بریتانیا، چنین سقفهایی در بیشتر ساعات روز در معرض نور خورشید قرار میگیرند و برای پنلهای فتوولتائیک خورشیدی (PV) ایدهآل هستند. کلیسای جامع گلوستر - یک ساعت رانندگی به سمت شمال باث - قبلاً از این جهت گیری مطلوب استفاده کرده است و در سال 2016 به اولین کلیسای جامع باستانی بزرگ بریتانیا تبدیل شده است. پنل های خورشیدی روی سقف آن نصب شده است.
برای یافتن اینکه آیا یک مجموعه مشابه ممکن است در بت ابی مناسب باشد یا خیر، پروژه Footprint با دانشجویان دکترا در دانشگاه بات کار کرد. مرکز آموزش دکتری (CDT) در فتوولتائیک های جدید و پایدار. در یک مطالعه امکان سنجی منتشر شده در علوم و مهندسی انرژی (2022 10 892)، دانشآموزان محاسبه کردند که مجموعهای از پنلهای PV که به خوبی طراحی شدهاند، میتوانند 35.7 درصد از برق صومعه را تأمین کنند، به علاوه 4.6 درصد آن را میتوان در روزهای تولید مازاد به شبکه فروخت. این آرایه در عرض حدود 13 سال هزینه خود را پرداخت می کند و در طول عمر 139,000 ساله خود، در مجموع 12,000 پوند ± 25 پوند سود ایجاد می کند.
حقایق خانگی
نصب پنل های خورشیدی بر روی سقف بت ابی، در حال حاضر، فقط یک ایده باقی مانده است. همانطور که ناتان وارد، مدیر پروژه Footprint می گوید: «این یک گزینه مناسب برای آینده است – زمانی که زمان مناسب باشد». اما برای بسیاری از مردم در سراسر بریتانیا - خانهداران عادی و همچنین نگهبانان ساختمانهای معروف - زمانبندی واقعاً بسیار فوری به نظر میرسد. به دلیل تهاجم روسیه به اوکراین، تقاضای شدید جهانی برای گاز و عوامل مختلف محلی، قیمت انرژی به سطوح بیسابقهای افزایش یافته است.
در پیشبینیهایی که در ماه اوت منتشر شد، شرکت مشاوره Cornwall Insight محاسبه کرد اگر وضعیت تغییر نکند، متوسط خانوار بریتانیایی میتواند ماهانه 355 پوند برای انرژی در ژانویه 2023 خرج کند. ضمانت قیمت انرژی دولت بریتانیا، اعلام در ماه سپتامبر، با پرداخت یارانه قبوض انرژی تا حدودی تسکین یافت. با این حال، بین اکتبر 2021 و اکتبر 2022 حداکثر قیمت واحدی که تامین کنندگان انرژی می توانند از خانوارهای بریتانیایی دریافت کنند. افزایش قابل ملاحظه ای، از 7p به 10.3p در هر کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) برای گاز و از 21p به 34p در هر کیلووات ساعت برای برق افزایش می یابد.
فیزیکدان حمام آلیسون واکر، که مدیر CDT است، می گوید که مقاله تیم او در آن زمان، بیشتر یک گزاره فرضی برای نشان دادن اینکه صومعه در مورد کاهش ردپای کربن خود جدی است. او میگوید اکنون، با این حال، «هزینه انرژی به شدت افزایش یافته است، اگر انرژی خود را تولید کنید، ممکن است بسیار ارزانتر شود و کمتر در معرض نوسانات قیمت انرژی مانند آنچه امسال تجربه کردیم، شود».
برای خانوارهایی که میخواهند قبض انرژی، ردپای کربن یا هر دو را کاهش دهند، پنلهای خورشیدی یکی از سادهترین و ارزانترین راهها برای انجام این کار هستند. پانل های PV مبتنی بر سیلیکون یک فناوری بالغ هستند، قیمت آنها در 10 سال گذشته به شدت کاهش یافته است و نصب یک آرایه پشت بام تنها چند روز طول می کشد. اما با توجه به اینکه حمایت دولت از تاسیسات خورشیدی دیگر در دسترس خانوارها نیست، هزینه های اولیه برای بسیاری مانع است و نصابان لیست انتظار طولانی دارند.
بدتر از آن، پنل های خورشیدی برای همه خانه ها مناسب نیستند، چه به دلایل فنی و چه به دلیل ظاهرشان. میگوید: «در بریتانیا، ما نسبت به زیباییشناسی ساختمانها بسیار آگاه هستیم مایک والز، فیزیکدان دانشگاه لافبورو مرکز فناوری سیستم های انرژی های تجدیدپذیر. برخی ساختمانها، بهویژه ساختمانهای قدیمی، وجود دارند که مردم پنلهای خورشیدی را روی آنها قرار نمیدهند، زیرا ظاهر زیبایی ندارند یا با ظاهر کلی تطابق ندارند.» آن کرانستون، رئیس پروژههای کلیسای جامع گلوستر، خاطرنشان میکند که تیم او باید قبل از اینکه مقامات برنامهریزی آنها را بپذیرند، ثابت میکردند که پانلها «تا حد امکان مخفیانه» هستند.
در هر صورت، زدن چند پانل PV روی پشت بام به ندرت به تنهایی برای رهایی خانوارها از وابستگی آنها به سوخت های فسیلی کافی است. بدیهی است که خورشید در شب نمیدرخشد، در حالی که میانگین تابش طبیعی مستقیم - معیاری از انرژی خورشید در واحد سطح - برای شمال اروپا بیش از چند کیلووات ساعت در متر نیست.2. بنابراین، حتی در آفتابیترین روزهای زمستان، یک آرایه PV روی پشت بام بریتانیا انرژی کافی برای گرم کردن خانه زیر آن تولید نمیکند - همانطور که وقتی در فوریه در خانهام پانلهای خورشیدی نصب کردم متوجه شدم (به کادر «یک خانه در یک زمان نگاه کنید». ”).
اگر پنلهای خورشیدی پاسخ کاملی نیستند، خانوارهایی که میخواهند به اتکای خود به سوختهای فسیلی پایان دهند (یا حداقل کاهش دهند) - و فاقد منبع آب گرم رومی راحت بت ابی هستند - باید راهحلهای دیگری بیابند. یکی از گزینه ها این است که از شر دیگ های سنتی گاز سوز خلاص شوید و آنها را با سیستم های گرمایش جایگزین جایگزین کنید. در واقع، به عنوان بخشی از تعهد دولت بریتانیا برای دستیابی به انتشار خالص کربن صفر تا سال 2050، از سال 2025 دیگر نصب دیگ های گاز در خانه های تازه ساخته در بریتانیا قانونی نخواهد بود. اما تلاش ها برای مقاوم سازی اماکن موجود به کندی پیش می رود. بنابراین چگونه میخواهیم سهام مسکن بریتانیا را «سبز» کنیم؟
نگه داشتن گرما در
خانه های بریتانیا به طور متوسط سه برابر سریعتر از خانه های دیگر کشورهای اروپایی گرما را از دست می دهند
کارشناسانی که برای این مقاله با آنها صحبت کردم در یک نکته متحد بودند: اگر خانه ها عایق بندی بهتری داشته باشند، همه چیز بسیار آسان تر خواهد بود. واکر می گوید: «در واقع، پاسخ عایق، عایق، عایق است، زیرا این به سادگی بهترین راه برای کاهش هزینه های انرژی است. موافق است: «در واقع به کارایی آنطور که باید توجه نمی شود زوئی رابینسوناستاد پایداری در دانشگاه کیل.
ارقام هشیار کننده هستند. یک 2020 مطالعه توسط شرکت فناوری گرمایش هوشمند Tado° دریافت که خانههای بریتانیا به طور متوسط سه برابر سریعتر از خانههای سایر کشورهای اروپایی گرما را از دست میدهند. با استفاده از داده های جمع آوری شده از 80,000 مشتری در سراسر اروپا، تحلیلگران Tado° به این نتیجه رسیدند که یک خانه در بریتانیا که تا دمای 20 درجه سانتیگراد در یک روز صفر درجه سانتیگراد گرم می شود، پس از 0 ساعت پس از خاموش شدن گرمایش به طور متوسط XNUMX درجه کاهش می یابد، در حالی که تنها یک درجه است. برای خانه در آلمان
این عملکرد ضعیف تا حدی به دلیل قدیمی بودن سهام مسکن بریتانیا است. ولی لوری پیتریک متخصص از Bath در مورد استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید سوخت، می گوید که این مشکل به خانه های جدیدتر نیز کشیده شده است. او استدلال میکند: «دولتهای متوالی از نظر مقررات ساخت خانهها را زیر پا گذاشتهاند»، و اضافه میکند که این موضوع در مورد ردپای کربن کلی یک خانه و همچنین مصرف انرژی آن صادق است. ما کم و بیش از نظر خانه سازی و عایق کاری در زمان ویکتوریا هستیم که رک و پوست کنده مایه شرمساری است.
به دلیل ترکیبی از ساختمانهای قدیمیتر و مقررات ضعیف، نیمی از 28.5 میلیون خانه در انگلستان عایق دیواری مشابه باث ابی دارند - یعنی هیچ کدام. شیشه های دوجداره رایج تر است، اما مطابق با 2020-2021 بررسی مسکن انگلیسی14 درصد از خانه های انگلیسی هنوز فاقد آن هستند. بدتر از آن، نرخ مقاوم سازی شده است از صخره افتاد. در سال 2012، حدود 2.3 میلیون خانه دارای عایق های جدید زیر شیروانی، دیوار حفره ای یا دیوار جامد نصب شده بودند، اما این تعداد به کمتر از 200,000 در سال کاهش یافته است پس از اینکه دولت یک برنامه مقاوم سازی موفق را با مشوق هایی جایگزین کرد که کمتر مؤثر بودند.
یک خانه در یک زمان
من در یک خانواده دو فیزیکدان زندگی می کنم، بنابراین وقتی دیگ گاز خود را با یک پمپ حرارتی تعویض کردیم و پنل های خورشیدی را روی سقف خود نصب کردیم، طبیعتاً نصب را به عنوان یک آزمایش علمی با نتایجی که می توانستیم در طول زمان نظارت کنیم، در نظر گرفتیم. آیا انرژی کمتری مصرف خواهیم کرد؟ و آیا برای قبوض ما فرقی می کند؟
خانه تراس دار آجری ادواردی ما نسبت به سن خود با پنجره های دو جداره و عایق سقف و دیوار حفره ای نسبتاً کارآمد است. با این وجود، تغییر به پمپ حرارتی نیاز به آماده سازی داشت. پس از اندازهگیری اتاقها و پنجرههای ما، نصابها (یک شرکت لولهکشی محلی که پمپهای حرارتی را بهعنوان کناری کار میکند) محاسبه کردند که ما به یک پمپ حرارتی 8 کیلوواتی، یک مخزن آب گرم جدید با راندمان بالا، و رادیاتورهای طولانیتر و دو عرض نیاز داریم. هر اتاق.
تقاضای شدید، نصابها را در یک برنامه فشرده قرار داد، بنابراین وقتی در اواسط ژانویه به ما فرصتی را پیشنهاد دادند، با وجود اینکه به معنای عدم گرمایش تا دو هفته بود، پذیرفتیم (این برای خانوادههای دارای کودکان کوچک یا افراد دارای معلولیت سختتر بود. ). تقاضای بالا و مشکلات زنجیره تامین نیز نصب پنل خورشیدی را تا فوریه به تعویق انداخت. اما هنگامی که بازسازی کامل شد، به زیبایی کار کرد، همانطور که این نمودار از مصرف انرژی خانه از ژانویه 2021 تا آگوست 2022 نشان می دهد.
پمپ حرارتی در 19 ژانویه شروع به کار کرد. برای بقیه زمستان و تا اوایل بهار، میانگین مصرف انرژی روزانه خانه ما (خط آبی) تقریباً نصف دوره مشابه در سال 2021 بود (توجه داشته باشید که مجموعه داده 2021 بر اساس قرائت های سه ماهه یا دو ماهه است، در حالی که از فوریه 2022 استفاده شده است. به بعد به صورت هفتگی ثبت شد). پنل های خورشیدی نصب شده در 3 فوریه تأثیر کمتری داشتند، تا حدی به این دلیل که کمبود فضا و بودجه برای باتری ها به این معنی بود که مقداری برق به جای استفاده در خانه (خط صورتی) به شبکه (خط سبز) صادر می شد. این خانه همچنین به واردات برق (خط نارنجی) در عصرها، در روزهای ابری و در دوره های پر تقاضا ادامه داد. با این حال، در اواخر بهار و اوایل تابستان، میانگین تولید روزانه پانل ها به طور معمول از میانگین استفاده روزانه خانه فراتر رفت - نتیجه ای دلگرم کننده.
منافع مالی کمتر مشخص است. برق بریتانیا از منابع مختلفی از جمله انرژیهای تجدیدپذیر، گاز، هستهای و (به ندرت) زغالسنگ تامین میشود، اما قیمت برق به گرانترین منبع (گاز فعلی) وابسته است. قیمت برق بریتانیا همچنین شامل مالیاتهای زیستمحیطی است که علیرغم هزینههای زیستمحیطی بالاتر گاز برای گاز اعمال نمیشود. بنابراین در حالی که خانه ما انرژی کمتری مصرف میکند، انرژی که همچنان وارد میکند به طور قابلتوجهی گرانتر از گاز به ازای هر واحد است. فروش برق از صفحات خورشیدی کمک می کند، همانطور که کمک هزینه پمپ حرارتی از طرح تشویقی گرمای تجدید پذیر داخلی دولت بریتانیا (که اکنون بسته شده است) کمک می کند، اما این بخش از مشکل در نهایت به سیاست است، نه فیزیک.
پمپاژ حرارت
علاوه بر این که خانوارها را با قبوض انرژی بالاتر و انتشار کربن افزایش می دهد، عایق بندی ضعیف گزینه های تغییر نحوه گرمایش خانه ها را محدود می کند. برنامه های دولت بریتانیا برای دستیابی به انتشار کربن صفر خالص به شدت به جایگزینی دیگ های گاز طبیعی با پمپ های حرارتی با هدف 19 میلیون پمپ حرارتی تا سال 2050 در مقایسه با حدود 250,000 عدد امروزی. این یک استراتژی است که از برخی جهات منطقی است.
پمپ های حرارتی مانند یخچال ها عمل می کنند، با این تفاوت که گرما را از هوا یا زمین بیرون می کشند تا داخل را گرم تر کنند. و به لطف قوانین ترمودینامیک، آنها بسیار کارآمد هستند: به ازای هر واحد الکتریسیته ای که دریافت می کنند، 3 تا 4 واحد گرما خارج می کنند (به کادر "چگونگی کار پمپ های حرارتی" مراجعه کنید). این فناوری از نظر تجاری نیز به بلوغ رسیده است و سازندگان بزرگی مانند میتسوبیشی الکتریک و دایکین طیف وسیعی از مدل ها را تولید می کنند.
متأسفانه، جنبههای خاصی از مجموعه انرژی کنونی بریتانیا، آچاری را به کار میاندازد. ژیبین یومهندس دانشگاه گلاسکو وضعیت را خلاصه می کند. او توضیح میدهد: «در بریتانیا، اکثر خانههای ما به شبکه گاز متصل هستند، بنابراین سیستمهای گرمایش مرکزی ما برای دیگهای بخار طراحی شدهاند. با چرخاندن آب در دمای 60، 70 یا حتی 80 درجه سانتیگراد، دیگهای گاز طبیعی سنتی میتوانند خانهای را سالم نگه دارند (البته با هزینه بالا) حتی اگر رادیاتورها کوچک باشند و دیوارها و اتاق زیر شیروانی عایق کاری بدی داشته باشند.
در مقابل، عملکرد یک پمپ حرارتی به تفاوت دمایی بین منبع پمپ حرارتی (مانند هوای بیرون) و منبع آن (آب یا هوای در حال گردش در اطراف سیستم گرمایش) بستگی دارد. همانطور که یو توضیح می دهد، اگر شکاف بزرگ باشد، عملکرد پایین است. برای دستیابی به بالاترین بهره وری انرژی، در حالت ایده آل می خواهید که منبع شما بین 35 تا 45 درجه سانتی گراد باشد.
این ممکن است برای سیستم های گرمایش از کف مانند سیستم های مورد استفاده در Bath Abbey مناسب باشد. اما منطقه انتقال حرارت رادیاتورهای با اندازه استاندارد به ندرت به اندازه ای بزرگ است که یک اتاق را گرم نگه دارد، اگر آب با دمای نسبتاً ولرم 45 درجه سانتیگراد در اطراف آنها در گردش باشد. در نتیجه، سرنشینان ممکن است در نهایت احساس سرمای ناخوشایندی داشته باشند – این خبر خوبی برای کسانی نیست که وقت و انرژی خود را صرف کندن دیگ بخار و نصب پمپ حرارتی کرده اند.
رادیاتورهای بزرگتر و عایق بهتر می توانند این مشکل را حل کنند - برای قیمت. به گفته یو، یک پمپ حرارتی منبع هوا به اندازه کافی قدرتمند برای گرم کردن یک خانه نیمه مستقل معمولی معمولاً بین 3000 تا 5000 پوند هزینه دارد. اما یک نصب کامل، از جمله مقاوم سازی رادیاتورها، می تواند بیش از دو برابر هزینه داشته باشد، که هزینه کل پروژه را چهار تا پنج برابر بیشتر از نصب یک دیگ بخار جدید می کند. او در پایان گفت: «این یک وضعیت چالش برانگیز است.
پمپ های حرارتی چگونه کار می کنند
برخلاف بخاری های برقی استاندارد که با عبور جریان از سیم مقاومتی کار می کنند، پمپ های حرارتی بر اساس اصول ترمودینامیکی مشابه یخچال ها کار می کنند. در قلب آنها یک سیال فعال مانند دی فلورومتان وجود دارد که در دما و فشار نسبتاً پایین بخار می شود. این به سیال اجازه می دهد تا گرما را حتی از منابع با دمای پایین جذب کند.Qمنبع) مانند خاک، آب یا هوای بیرون در زمستان.
سیال عامل پس از جذب گرما به بخار تبدیل می شود و از یک کمپرسور عبور می کند که دمای آن را بیشتر می کند و یک کندانسور که بخار گرم و پرفشار را به مایع تبدیل می کند. گرمای آزاد شده در این تغییر فاز (Qعرضه) سپس به یک سیستم گرمایش مرکزی منتقل می شود و سپس از طریق هوای دمیده شده از طریق مجاری یا آبی که از طریق رادیاتورها یا لوله های کف به گردش در می آید، به ساختمان منتقل می شود. هنگامی که سیال عامل بیشتر گرمای خود را آزاد کرد، از طریق یک شیر انبساط فرستاده می شود و فشار آن (و بنابراین دمای آن) کاهش می یابد تا چرخه بتواند دوباره شروع شود.
استقرار هیدروژن
یک جایگزین برای تعویض دیگها با پمپهای حرارتی ممکن است تغییر سوخت دیگها به هیدروژن باشد. بر خلاف گاز طبیعی، هیدروژن هنگام سوختن دی اکسید کربن آزاد نمی کند و در اصل می توان آن را به روشی سازگار با محیط زیست تولید کرد. این دلیلی است که به تازگی تکمیل شده است HyDeploy پروژه ای که در آن چند صد خانه در بریتانیا ترکیبی از گاز طبیعی و تا 20 درصد حجمی هیدروژن را سوزاندند.
مطالعه آزمایشی به گونهای طراحی شد که انتقال را تا حد امکان بدون درد برای خانوارها انجام دهد. خوشبختانه دیگ های گاز مدرن برای مقابله با 25 درصد هیدروژن طراحی شده اند، بنابراین خانه های کمی نیاز به مقاوم سازی دارند. هر دو مرحله آزمایشی در مناطق جغرافیایی محدودی (نزدیک دانشگاه کیل در استافوردشایر و وینلاتون در شمال شرقی انگلستان) انجام شد و این امکان را فراهم کرد که نگرانیهای اولیه ساکنان در مورد ایمنی و هزینه به صورت جداگانه برطرف شود.
رابینسون، که در HyDeploy به عنوان یک دانشمند علوم اجتماعی در Keele درگیر است، میگوید که تاکنون، دادههای نظرسنجی او نشاندهنده درجه بالایی از پذیرش عمومی است. او میگوید: «اکثر مردم واقعاً آنقدر اذیت نمیشوند، بهویژه به این دلیل که با هیدروژن ترکیبی، آنها مجبور نیستند کاری انجام دهند. "این اتفاق می افتد."
اینها نکات خوب هستند. در اینجا برخی از نکات منفی آورده شده است. مقررات بریتانیا به طور کلی مقدار هیدروژن در شبکه گاز را به کمتر از 0.1٪ محدود می کند، بنابراین راه اندازی بخش های بالاتر نیاز به تغییر در سیاست دارد. مشکل دیگر این است که چگالی هیدروژن بسیار کمتر از متان است، به این معنی که مخلوط شدن با هیدروژن 20 درصد حجمی (نه جرمی) انتشار کربن را تنها تا 7 درصد کاهش می دهد. علاوه بر این، افزایش بیشتر کسر هیدروژن نه تنها به دیگ های جدید بلکه به لوله های جایگزین نیز نیاز دارد، زیرا هیدروژن در غلظت های بالا باعث شکنندگی فولاد می شود.
موضوع دیگر این است که بیشتر 87 میلیون تن هیدروژنی که در جهان هر سال تولید میشود، از فرمول مجدد بخار متان به دست میآید و این فناوری را بهجای «سبز» «خاکستری» میکند. راه سبز اصلی تولید هیدروژن استفاده از برق از منابع تجدیدپذیر برای تقسیم آب به اکسیژن و هیدروژن است. اما پیتر، کارشناس سوخت خورشیدی در Bath، میگوید که یافتن برق تجدیدپذیر کافی برای انجام این کار در مقیاس دشوار است. او میگوید: «اگر سعی کنید همه اینها را با الکترولیز تولید شده توسط خورشید تولید کنید، این کار غیرممکن است. "این کار را نمی توان انجام داد."
زندگی در دنیایی بدون کربن
پیتر اشاره میکند که در حال حاضر حدود 40 درصد از هیدروژن جهان برای تولید کود استفاده میشود و بیشتر آن به پالایش نفت میرود. کربن زدایی هر دو صنعت دشوارتر از مصرف انرژی داخلی است، و پیتر استدلال می کند که سوزاندن هیدروژن خانگی نیز از نظر لجستیکی منطقی نیست. او توضیح میدهد: «تولید هیدروژن «سبز» با الکترولیز، فرستادن آن به لوله برای شما و سوزاندن آن، در مقایسه با ارسال الکتریسیته «سبز» به خانهتان، انرژی ناکارآمدی دارد. "من خودم نمیبینم که هیدروژن به یک بازیگر اصلی در مورد آنچه در خانه شما میگذرد تبدیل شود."
در درازمدت، رابینسون موافق است که هیدروژن داخلی از نظر بازدهی «معنی ندارد». با این حال، او اشاره می کند که نصب سیستم های گرمایش جایگزین زمان می برد. او میگوید: «یکی از مسائلی که در حال حاضر وجود دارد این است که وقتی دیگ بخار کسی خراب میشود، پاسخ این است که آن را با دیگ دیگری جایگزین کنیم. از نظر مهندسان گرمایش و توصیههایی که مردم دریافت میکنند، یک شکاف مهارتی وجود دارد.»
از نظر رابینسون، هیدروژن میتواند به عنوان یک «سنگ پله» عمل کند و وابستگی به سوختهای فسیلی را کاهش دهد تا زمانی که پمپهای حرارتی ارزانتر و رایجتر شوند. ممکن است [یک بار] هیدروژن ترکیبی آن بازار را برای تولید هیدروژن سبز ایجاد کند، سپس شما شروع به استفاده از هیدروژن سبز در جای دیگری در سیستم انرژی کنید. از این نظر، او شباهتهایی بین هیدروژن سبز و انرژی باد فراساحلی میبیند که تا زمانی که کشورها و تولیدکنندگان شروع به سرمایهگذاری روی آن کردند، گران بود و تقاضای کافی برای کاهش قیمتها ایجاد کرد.
از سیستم های گرمایشی تا سیستم های انرژی
به غیر از پمپ های حرارتی و هیدروژن، چند فناوری دیگر می توانند مسیر خانه های کم کربن را هموار کنند. پانل های PV با کارایی بالا که از سیلیکون کریستالی و مواد معروف به پروسکایت در ساختار پشت سر هم استفاده می کنند. قرار است وارد تولید تجاری شوند سال آینده، و واکر فکر می کند که آنها "تاثیری جدی" بر هزینه انرژی خورشیدی خواهند داشت. والز به طور مشابه مشتاق توسعه پانل های خورشیدی یکپارچه برای اتومبیل های الکتریکی و پانل هایی است که شبیه کاشی های سقف استاندارد هستند تا اعتراضات زیبایی شناختی به انرژی خورشیدی کاهش یابد. او میگوید: «از بین همه انرژیهای تجدیدپذیر، PV بیشترین شانس را برای جذابیت در سطح مسکونی دارد.
حوزه دیگری که نوآوری های زیادی را جذب می کند، ذخیره انرژی است. بسیاری از تاسیسات خورشیدی خانگی از باتری های لیتیومی برای زمانی که هوا ابری یا تاریک است استفاده می کنند. ذخیره سازی در مقیاس بزرگتر نیز وجود دارد واقعیت شدنو فناوری پمپ حرارتی نیز ثابت نیست. در گلاسکو، Yu توسعه داده است پمپ جدید و قابل انعطاف که دارای یک دستگاه ذخیره گرما بین کندانسور و شیر انبساط است.
این دستگاه مقداری از گرمایی را که در غیر این صورت از دست میرفت میگیرد و آن را برای عملیات پمپ حرارتی در دسترس قرار میدهد. به عنوان مثال، گرمای کمکی را می توان برای یخ زدایی واحد بیرونی پمپ حرارتی استفاده کرد، همانطور که معمولاً زمانی که دمای محیط به زیر حدود 6 درجه سانتی گراد می رسد، لازم است. به طور کلی، یو فکر میکند که با طراحی او بهبود 10 درصدی در بهرهوری امکانپذیر است، که به عقیده او «وقتی به دوره بازپرداخت نگاه میکنید» برای نصب پمپهای حرارتی تفاوت زیادی ایجاد میکند.
به لطف ذخیره گرمای کمکی در چرخه، پمپ حرارتی انعطاف پذیر امکانات دیگری را نیز باز می کند، مانند بهره برداری از گرمایی که هر روز دور می ریزیم. یو میگوید: «مثلاً وقتی دوش میگیریم، آب را تا 70 یا 80 درجه گرم میکنیم، آن را با آب سرد مخلوط میکنیم تا دمای آن به 35 تا 40 برسد، و سپس 20 تا 30 از دوش خارج میشود. گرمای موجود در آن فقط در زهکشی دور ریخته می شود.
یک رویکرد بهتر ممکن است این باشد که خانه های خود را به عنوان سیستم های انرژی یکپارچه در نظر بگیریم. یو می گوید: «شما اساساً سعی می کنید جریان انرژی در خانه خود، گرمایش و سرمایش را مدیریت کنید. شما به یخچال نیاز دارید، به فریزر نیاز دارید، به دیگ بخار نیاز دارید، به دستگاه تهویه هوا نیاز دارید - گرمای زیادی را دور می اندازید، سپس گرمای زیادی را از هوا خارج می کنید. چرا ما این فرآیندها را ادغام نمی کنیم؟»
ایجاد یک سابقه
در سال 2016، زمانی که مقامات برنامهریزی حکم کردند که کلیسای جامع گلوستر میتواند، در نهایت، پنلهای خورشیدی بر روی سقف خود داشته باشد، به مدیر پروژه به کرانستون هشدار دادند که این تصمیم برای سایر ساختمانهای تاریخی سابقه ندارد. شش سال بعد، کرانستون میگوید «چیزها به طور قابل توجهی تغییر کردهاند» هم در سازمان برنامهریزی و هم در کلیسای انگلستان. او می گوید: «NetZero چالش پیش روی همه ما را روشن می کند. "ساختمان های میراث فرهنگی باید نقش خود را ایفا کنند."
وارد در باث تأکید میکند که راه برای پیروی از صومعه همچنان باز است. او میگوید که سیستم گرمایش زمین گرمایی کلیسا با الهام از رومیها «بهعنوان اولین گام در حرکت باث به سمت کربن صفر» دیده میشود، با شورای شهر و ارگانهای حفاظت که مشتاق هستند گزینههای بیشتری را دنبال کنند. مجموعه حمامهای رومی شهر در حال نصب نسخه مخصوص به خود از سیستم گرمایش صومعه است و وارد و تیمش مشتاق هستند که پنلهای خورشیدی را روی سقف دفاتر خود قرار دهند.
او میگوید: «تا آنجا که ما میدانیم، در حال حاضر هیچ راهحل انرژی پایدار در شهر وجود ندارد، بنابراین ما در حال بحثهای اولیه با شورا و سایر ذینفعان هستیم تا بررسی کنیم که چقدر سریع میتوانیم یک سیستم را نصب کنیم.» "امید این است که ما بتوانیم برای سرعت بخشیدن به پیشرفت به همکاری ادامه دهیم."