Energialaskujen kasvaessa monet ihmiset ovat kiinnostuneita luopumaan fossiilisista polttoaineista, joita tällä hetkellä käytetään useimpien Yhdistyneen kuningaskunnan kotien lämmittämiseen. Kysymys kuuluukin, miten se tehdään, kuten Margaret Harris selittää
Syvällä keskiaikaisen Bath Abbey -kirkon paasikivien alla nykyaikainen ihme antiikin vivahteen kanssa tekee läsnäolonsa hiljaa. Valmistui maaliskuussa 2021, luostarin Lämmitysjärjestelmä yhdistää lattian alla olevat putket lämmönvaihtimiin, jotka sijaitsevat seitsemän metriä pinnan alapuolella. Siellä lähes 2000 vuotta sitten rakennettu viemäri kuljettaa joka päivä 1.1 miljoonaa litraa 40 °C:n vettä luonnollisesta kuumasta lähteestä muinaisten roomalaisten kylpylöiden kompleksiin.
Hyödyntämällä tätä lämpimän veden virtausta järjestelmä tarjoaa tarpeeksi energiaa lämmittämään paitsi luostarin, myös viereisen rivin Georgian mökkejä, joita käytetään toimistoissa. Ei ihme, että luostarin rehtori kehui sitä "kestäväksi ratkaisuksi kauniin historiallisen kirkkomme lämmittämiseen".
Mutta ei siinä kaikki. Kun luostarin lämmityksen hiilidioksidipäästöjä yritettiin vähentää, viranomaiset 19.4 miljoonan punnan arvoinen Bath Abbey Footprint -projekti kiinnittivät huomionsa rakennuksen sähköön. Kuten useimmat kirkot, luostari kulkee idästä länteen, mikä antaa sen katolle laajan etelänsuuntaisen näkökulman. Ison-Britannian pohjoisilla leveysasteilla tällaiset katot kylpevät auringonvalossa suuren osan päivästä, joten ne sopivat ihanteellisesti aurinkosähköpaneeleille. Gloucesterin katedraali – tunnin ajomatkan päässä Bathista pohjoiseen – on jo hyödyntänyt tätä suotuisaa suuntaa, ja siitä tuli – vuonna 2016 – Yhdistyneen kuningaskunnan ensimmäinen suuri muinainen katedraali. sen katolle asennettuja aurinkopaneeleja.
Jalanjälki-projekti työskenteli Bathin yliopiston tohtoriopiskelijoiden kanssa selvittääkseen, voisiko vastaava järjestely olla sopiva Bath Abbeyssa. Uuden ja kestävän aurinkosähkön tohtorinkoulutuskeskus (CDT).. Vuonna julkaistussa toteutettavuustutkimuksessa Energia tiede ja tekniikka (2022 10 892), opiskelijat laskivat, että hyvin suunniteltu aurinkopaneeleiden sarja pystyisi toimittamaan 35.7 % luostarin sähköstä sekä 4.6 %, joka voitaisiin myydä takaisin verkkoon päivinä, jolloin syntyi ylijäämää. Ryhmä maksaisi itsensä takaisin noin 13 vuodessa ja tuottaisi yhteensä 139,000 12,000 ± 25 XNUMX puntaa voittoa XNUMX vuoden käyttöiän aikana.
Kodin totuuksia
Aurinkopaneelien asentaminen Bath Abbeyn katolle on toistaiseksi vain idea. "Tämä on varteenotettava vaihtoehto tulevaisuutta ajatellen – kun ajoitus on oikea", kuten Footprint-projektin johtaja Nathan Ward sanoo. Mutta monille ihmisille kaikkialla Yhdistyneessä kuningaskunnassa – tavallisille kodin omistajille sekä kuuluisien rakennusten huoltajille – ajoitus alkaa näyttää todella kiireelliseltä. Venäjän hyökkäyksen Ukrainaan, vahvan maailmanlaajuisen kaasun kysynnän ja useiden paikallisten tekijöiden vetämänä energian hinnat ovat nousseet ennennäkemättömälle tasolle.
Elokuussa julkaistuissa ennusteissa konsulttiyritys Cornwall Insight laskettu että keskimääräinen Yhdistyneen kuningaskunnan kotitalous voisi käyttää 355 puntaa kuukaudessa energiaan tammikuussa 2023, jos tilanne ei muutu. Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen energian hintatakuu, ilmoitettiin syyskuussa, tarjosi jonkin verran helpotusta tukemalla energialaskuja. Siitä huolimatta lokakuun 2021 ja lokakuun 2022 välisenä aikana enimmäisyksikköhinta, jonka energiantoimittajat voivat veloittaa Yhdistyneen kuningaskunnan kotitalouksilta huomattavasti, nousi 7 pensistä 10.3 penniin kilowattituntia kohden (kWh) kaasun osalta ja 21 pensistä 34 penniin kilowattituntia kohden sähkön osalta.
Kylpyfyysikko Alison Walker, joka on CDT:n johtaja, kertoo, että hänen tiiminsä paperi oli tuolloin enemmänkin hypoteettinen ehdotus osoittaakseen, että luostari aikoi vakavasti vähentää hiilijalanjälkeään. Nyt kuitenkin "energian hinta on noussut niin jyrkästi, että jos tuottaa omaa sähköä, se voi tulla paljon halvemmaksi ja vähemmän altis energian hintavaihteluille, kuten olemme kokeneet tänä vuonna", hän sanoo.
Kotitalouksille, jotka haluavat pienentää energialaskujaan, hiilijalanjälkeään tai molempia, aurinkopaneelit ovat yksi helpoimmista ja edullisimmista tavoista tehdä se. Piipohjaiset aurinkopaneelit ovat kypsää tekniikkaa, niiden hinta on laskenut jyrkästi viimeisten 10 vuoden aikana, ja kattopaneelin asentaminen kestää vain muutaman päivän. Mutta koska valtion tuki aurinkosähköasennuksille ei ole enää saatavilla kotitalouksille, ennakkokustannukset ovat este monille, ja asentajilla on pitkät jonotuslistat.
Mikä pahempaa, aurinkopaneelit eivät sovellu kaikkiin asuntoihin joko teknisistä syistä tai ulkonäön vuoksi. "Iso-Britanniassa olemme hyvin tietoisia rakennusten estetiikasta", sanoo Mike Walls, fyysikko Loughboroughin yliopistosta Uusiutuvan energian järjestelmäteknologian keskus. "On joitain rakennuksia, erityisesti vanhoja, joihin ihmiset eivät laittaisi aurinkopaneeleja, koska ne eivät näytä hyvältä tai ne eivät sovi yleisilmeeseen." Gloucesterin katedraalin projektipäällikkö Anne Cranston huomauttaa, että hänen tiiminsä piti todistaa, että paneelit olisivat "mahdollisimman 'varkain'", ennen kuin suunnitteluviranomaiset hyväksyivät ne.
Joka tapauksessa muutaman aurinkopaneelin lyöminen katolle riittää harvoin yksinään vapauttamaan kotitalouden riippuvuudesta fossiilisista polttoaineista. Aurinko ei tietenkään paista yöllä, kun taas keskimääräinen suora normaali auringonpaistetta – Auringon energian pinta-alayksikköä kohti – on Pohjois-Euroopassa korkeintaan muutama kWh/m2. Edes aurinkoisina talvipäivinä tyypillinen Iso-Britannian katolla sijaitseva aurinkosähköjärjestelmä ei siis tuota tarpeeksi energiaa alla olevan talon lämmittämiseen – kuten huomasin, kun asensin aurinkopaneelit omaan kotiini helmikuussa (katso laatikko ”Koti kerrallaan ”).
Jos aurinkopaneelit eivät ole täydellinen ratkaisu, kotitalouksien, jotka haluavat lopettaa (tai ainakin vähentää) riippuvuutensa fossiilisista polttoaineista – ja joilla ei ole Bath Abbeyn kätevää roomalaista kuumaa vettä – on löydettävä muita ratkaisuja. Yksi vaihtoehto on luopua perinteisistä kaasukattiloista ja korvata ne vaihtoehtoisilla lämmitysjärjestelmillä. Osana Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen lupausta saavuttaa nollapäästöt vuoteen 2050 mennessä, vuodesta 2025 alkaen ei ole enää laillista asentaa kaasukattiloita uusiin rakennuksiin Isossa-Britanniassa. Mutta ponnistelut olemassa olevien tilojen uusimiseksi etenevät hitaasti. Joten miten aiomme "vihreyttää" Yhdistyneen kuningaskunnan asuntokannan?
Lämmön pitäminen sisällä
Isossa-Britanniassa asunnot menettävät lämpöä keskimäärin kolme kertaa nopeammin kuin kodit muissa Euroopan maissa
Asiantuntijat, joiden kanssa puhuin tätä artikkelia varten, olivat yhtä mieltä yhdestä asiasta: kaikki olisi paljon helpompaa, jos asunnot olisivat paremmin eristettyjä. "Todellakin vastaus on eristys, eristys, eristys, koska se on yksinkertaisesti ylivoimaisesti paras tapa vähentää energiakustannuksia", Walker sanoo. "Tehokkuuteen ei kiinnitetä niin paljon huomiota kuin sen pitäisi", myöntää Zoe Robinson, kestävän kehityksen professori Keelen yliopistossa.
Luvut ovat järkyttäviä. A 2020 opiskella älykkään lämmitysteknologian yritys Tado° havaitsi, että Yhdistyneen kuningaskunnan kodit menettävät lämpöä keskimäärin kolme kertaa nopeammin kuin kodit muissa Euroopan maissa. Tado°:n analyytikot päättelivät 80,000 20 asiakkaalta eri puolilta Eurooppaa kerättyjen tietojen perusteella, että brittiläinen koti, joka on lämmitetty 0 °C:seen XNUMX °C:n päivänä, menettää keskimäärin kolme astetta viiden tunnin jälkeen, kun lämmitys on kytketty pois päältä, verrattuna vain yhteen asteeseen. kotiin Saksaan.
Tämä heikko tulos johtuu osittain Ison-Britannian asuntokannan iästä. Mutta Laurie Peter, Bathin asiantuntija aurinkoenergian käytöstä polttoaineiden tuottamiseen, sanoo ongelman ulottuvan myös uudempiin koteihin. "Peräkkäiset hallitukset ovat hylänneet talojen rakentamista koskevien määräysten suhteen", hän väittää ja lisää, että tämä pätee talon yleiseen hiilijalanjälkeen sekä sen energian käyttöön. "Olemme edelleen enemmän tai vähemmän samassa paikassa kuin viktoriaanisena aikana talojen rakentamisen ja eristämisen suhteen, mikä on suoraan sanottuna häpeällistä."
Tämän vanhojen rakennusten ja löyhien säädösten yhdistelmän ansiosta puolet Englannin 28.5 miljoonasta kodista on varustettu samalla seinäeristyksellä kuin Bath Abbeyssa – eli ei yhtään. Kaksoislasit ovat yleisempiä, mutta 2020–2021 mukaan Englanninkielinen asuntotutkimus, 14 prosentista englantilaisista kodeista puuttuu se edelleen. Mikä pahempaa, jälkiasennushinnat ovat pudonnut kalliolta. Vuonna 2012 noin 2.3 miljoonaan kotiin asennettiin uusi parvi, ontelo- tai umpiseinäeristys, mutta tämä määrä on pudonnut alle 200,000 XNUMX:een vuodessa, kun hallitus korvasi onnistuneen jälkiasennusohjelman tehottomiksi osoittautuneilla kannustimilla.
Yksi koti kerrallaan
Asun kahden fyysikon taloudessa, joten kun vaihdoimme kaasukattilamme lämpöpumpulla ja asensimme aurinkopaneelit katollemme, käsittelimme asennusta luonnollisesti tieteellisenä kokeena, jonka tuloksia pystyimme seuraamaan ajan mittaan. Käytämmekö vähemmän energiaa? Ja onko sillä mitään vaikutusta laskuihimme?
Edvardiaaninen tiilirivitalomme on ikäisekseen suhteellisen tehokas, kaksinkertaiset ikkunat sekä parvi- ja onkaloseinäeristys. Lämpöpumppuun vaihtaminen vaati kuitenkin valmistelua. Huoneemme ja ikkunoiden mittauksen jälkeen asentajat (paikallinen putkialan yritys, joka tekee lämpöpumppuja sivutoimisena) laskivat, että tarvitsemme 8 kW lämpöpumpun, uuden tehokkaan kuumavesisäiliön ja pidemmät, kaksinkertaiset patterit joka huone.
Kova kysyntä laittoi asentajat tiukkaan aikataulun, joten kun he tarjosivat meille paikkaa tammikuun puolivälissä, hyväksyimme, vaikka se merkitsi, että lämmitystä ei ollut enintään kahteen viikkoon (tämä olisi ollut vaikeampaa kotitalouksille, joissa on pieniä lapsia tai vammaisia ). Myös korkea kysyntä ja toimitusketjun ongelmat viivästyttivät aurinkopaneelien asennusta helmikuulle. Mutta kun jälkiasennus oli valmis, se toimi kauniisti, kuten tämä kaavio talon energiankäytöstä tammikuusta 2021 elokuuhun 2022 osoittaa.
Lämpöpumppu aloitti toimintansa 19. tammikuuta. Lopputalven ja alkukevään ajan talomme keskimääräinen päivittäinen energiankulutus (sininen viiva) oli noin puolet vuoden 2021 vastaavasta ajanjaksosta (huomaa, että vuoden 2021 tietoaineisto perustuu neljännesvuosittaisiin tai kahden kuukauden mittaisiin lukemiin, kun taas käyttö helmikuusta 2022 alkaen siitä eteenpäin tallennettiin viikoittain). Helmikuun 3. päivänä asennetuilla aurinkopaneeleilla oli pienempi vaikutus osittain siksi, että akkujen tilan ja budjetin puute johti siihen, että osa sähköstä vietiin verkkoon (vihreä viiva) sen sijaan, että sitä käytettiin talossa (vaaleanpunainen viiva). Talo jatkoi myös sähkön tuontia (oranssi linja) iltaisin, pilvisinä päivinä ja suuren kysynnän aikoina. Silti loppukeväällä ja alkukesällä paneelien keskimääräinen päivätuotanto ylitti rutiininomaisesti talon keskimääräisen päivittäisen käytön – rohkaiseva tulos.
Taloudelliset hyödyt eivät ole yhtä selkeitä. Yhdistyneen kuningaskunnan sähkö tulee useista lähteistä, kuten uusiutuvista energialähteistä, kaasusta, ydinvoimasta ja (harvoin) hiilestä, mutta sähkön hinnat on sidottu kalleimpaan lähteeseen (tällä hetkellä kaasu). Yhdistyneen kuningaskunnan sähköhintoihin sisältyy myös ympäristöverot, joita ei sovelleta kaasuun, vaikka kaasun ympäristökustannukset ovat korkeammat. Joten vaikka talomme käyttää vähemmän energiaa, sen tuoma energia on huomattavasti kalliimpaa kuin kaasu yksikkökohtaisesti. Sähkön myynti aurinkopaneeleista auttaa, samoin kuin lämpöpumppuapuraha Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen (nyt suljetusta) kotimaisen uusiutuvan lämmön kannustinjärjestelmästä, mutta tämä osa ongelmaa liittyy viime kädessä politiikkaan, ei fysiikkaan.
Pumppaa lämpöä
Huono eristys rajoittaa kotitalouksien lämmitystavan vaihtamista, koska se rasittaa kotitalouksia korkeammilla energialaskuilla ja lisääntyneillä hiilidioksidipäästöillä. Ison-Britannian hallituksen suunnitelmat saavuttaa hiilidioksidipäästöt nollatasoon perustuvat voimakkaasti maakaasukattiloiden korvaaminen lämpöpumpuilla, Tavoitteena on 19 miljoonaa lämpöpumppua vuoteen 2050 mennessä verrattuna noin 250,000 XNUMX:een nykyään. Se on strategia, joka on jollain tapaa järkevä.
Lämpöpumput toimivat samoilla periaatteilla kuin jääkaapit, paitsi että ne vetävät lämpöä ulkoilmasta tai maasta lämmittääkseen sisäosia. Ja termodynamiikan lakien ansiosta ne ovat erittäin tehokkaita: jokaista vastaanottamaansa sähköyksikköä kohden ne potkaisevat 3–4 lämpöyksikköä (katso laatikko "Kuinka lämpöpumput toimivat"). Tekniikka on myös kaupallisesti kypsää, ja suuret valmistajat, kuten Mitsubishi Electric ja Daikin, tuottavat useita malleja.
Valitettavasti tietyt Ison-Britannian nykyisen energiajärjestelyn näkökohdat antavat hankaluuksia töihin. Zhibin Yu, Glasgow'n yliopiston insinööri, tiivistää tilanteen. – Isossa-Britanniassa suurin osa taloistamme on kytketty kaasuverkkoon, joten keskuslämmitysjärjestelmämme on suunniteltu kattiloita varten, hän selittää. Kierrättämällä vettä 60, 70 tai jopa 80 °C:ssa, perinteinen maakaasukattila voi pitää talon paahteisena (tosin korkealla hinnalla), vaikka patterit ovat pieniä ja seinät ja parvi huonosti eristettyjä.
Lämpöpumpun suorituskyky sen sijaan riippuu lämpöpumpun lähteen (kuten ulkoilman) ja sen tulon (lämmitysjärjestelmän ympärillä kiertävän veden tai ilman) lämpötilaerosta. Kuten Yu selittää, jos ero on suuri, suorituskyky on alhainen. Parhaan energiatehokkuuden saavuttamiseksi sinun kannattaa mieluiten olla 35-45 °C.
Se saattaa olla hyvä lattialämmitysjärjestelmille, kuten Bath Abbeyssa käytössä oleville. Vakiokokoisten patterien lämmönsiirtoalue on kuitenkin harvoin riittävän suuri pitämään huoneen lämpimänä, jos niiden ympärillä kiertää vettä suhteellisen haaleassa 45 °C:ssa. Tämän seurauksena asukkaat voivat tuntea olonsa epämukavaksi kylmäksi – se ei ole hyvä uutinen kenellekään, joka on käyttänyt aikaa ja energiaa kaasukattilan purkamiseen ja lämpöpumpun asentamiseen.
Suuremmat patterit ja parempi eristys voivat korjata tämän ongelman – edulliseen hintaan. Yun mukaan ilmalämpöpumppu, joka on tarpeeksi tehokas lämmittämään tyypillistä paritaloa, maksaa yleensä 3000–5000 puntaa. Mutta täydellinen asennus, mukaan lukien patterien jälkiasennus, voi maksaa yli kaksi kertaa enemmän, mikä tekee koko projektista jopa neljä-viisi kertaa kalliimman kuin uuden kattilan asentaminen. "Tämä on haastava tilanne", hän päättää.
Miten lämpöpumput toimivat
Toisin kuin tavalliset sähkölämmittimet, jotka ohjaavat virtaa resistiivisen langan läpi, lämpöpumput toimivat samoilla termodynaamisilla periaatteilla kuin jääkaapit. Niiden sydämessä on toimiva neste, kuten difluorimetaani, joka höyrystyy suhteellisen alhaisessa lämpötilassa ja paineessa. Tämä antaa nesteen imeä lämpöä jopa matalan lämpötilan lähteistä (Qlähde), kuten maaperä, vesi tai ulkoilma talvella.
Otettuaan lämpöä työneste muuttuu höyryksi ja kulkee kompressorin läpi, mikä nostaa sen lämpötilaa entisestään, ja lauhduttimen läpi, joka muuttaa lämpimän korkeapaineisen höyryn nesteeksi. Tässä vaiheessa vapautuva lämpö muuttuu (Qtoimittaa) siirretään sitten keskuslämmitysjärjestelmään ja sen jälkeen rakennukseen kanavien kautta puhalletulla ilmalla tai lämpöpattereiden tai lattiaputkien kautta kierrätetyllä vedellä. Kun työneste on vapauttanut suurimman osan lämmöstään, se lähetetään paisuntaventtiilin läpi alentaen sen painetta (ja siten sen lämpötilaa), jotta sykli voi alkaa uudelleen.
Vedyn käyttöönotto
Yksi vaihtoehto kattiloiden vaihtamiselle lämpöpumppuihin voisi olla kattiloiden polttoaineen vaihtaminen vedyksi. Toisin kuin maakaasu, vety ei vapauta poltettaessa hiilidioksidia, ja se voidaan periaatteessa tuottaa ympäristöystävällisesti. Tämä on perustelu hiljattain valmistuneelle HyDeploy Hanke, jossa useat sadat kodit Yhdistyneessä kuningaskunnassa polttivat seosta maakaasua ja jopa 20 tilavuusprosenttia vetyä.
Pilottitutkimuksen tarkoituksena oli tehdä siirtymisestä kotitalouksille mahdollisimman kivuton. Onneksi nykyaikaiset kaasukattilat on suunniteltu kestämään jopa 25 % vetyä, joten harvat kodit vaativat jälkiasennusta. Pilotin molemmat vaiheet toteutettiin rajoitetuilla maantieteellisillä alueilla (lähellä Keele Universityä Staffordshiressa ja Winlatonia Koillis-Englannissa), mikä mahdollisti asukkaiden alkuperäisen turvallisuuden ja kustannusten huolen ratkaisemisen yksilöllisesti.
Robinson, joka on mukana HyDeployssa Keelen yhteiskuntatieteilijänä, sanoo, että hänen tutkimustietonsa osoittavat toistaiseksi suuren yleisön hyväksynnän. "Suurin osa ihmisistä ei todellakaan ole niin vaivautunut, varsinkin koska sekoitetun vedyn kanssa heidän ei tarvitse tehdä mitään", hän sanoo. "Se vain tapahtuu."
Siinä ne hyvät puolet. Tässä on joitain huonoja puolia. Yhdistyneen kuningaskunnan määräykset rajoittavat yleensä vedyn määrän kaasuverkossa alle 0.1 prosenttiin, joten suurempien fraktioiden käyttöönotto edellyttäisi politiikan muuttamista. Toinen ongelma on, että vety on paljon vähemmän tiheää kuin metaani, mikä tarkoittaa, että 20 tilavuus- (ei massa-%) vedyn sekoittaminen vähentää hiilipäästöjä vain 7 %. Lisäksi vedyn osuuden lisääminen vaatisi uusien kattiloiden lisäksi myös korvaavia putkia, koska korkeissa pitoisuuksissa vety haurauttaa terästä.
Toinen ongelma on, että suurin osa maailman vuosittain tuottamasta 87 miljoonasta vedyn tonnista tulee metaanin höyryreformulaatiosta, mikä tekee tekniikasta "harmaata" "vihreän" sijaan. Tärkein vihreä tapa tuottaa vetyä on käyttää uusiutuvista lähteistä peräisin olevaa sähköä veden jakamiseen hapeksi ja vedyksi. Mutta Peter, Bathin aurinkopolttoaineiden asiantuntija, sanoo, että riittävän uusiutuvan sähkön löytäminen tähän mittakaavassa on hankalaa. "Jos yrität tuottaa tämän kaiken aurinkoenergian tuottaman elektrolyysin avulla, tämä on mahdoton tehtävä", hän sanoo. "Se ei vain ole mahdollista."
Elämä hiilineutraalissa maailmassa
Peter huomauttaa, että noin 40 prosenttia maailman vedystä käytetään tällä hetkellä lannoitteiden valmistukseen ja loput suuri osa menee öljynjalostukseen. Molempien teollisuudenalojen hiilidioksidipäästöt ovat hankalampia kuin kotimainen energiankulutus, ja Peter väittää, että kotitalouksien vetypoltto ei myöskään ole logistisesti järkevää. "Vihreän vedyn tuottaminen elektrolyysillä, sen lähettäminen putkessa sinulle ja sen polttaminen on energiatehokasta verrattuna "vihreän" sähkön lähettämiseen kotiin", hän selittää. "En näe vedystä tulevan merkittäväksi toimijaksi talossanne tapahtuvissa asioissa."
Pitkällä aikavälillä Robinson on samaa mieltä siitä, että kotimainen vety "ei ole järkevää" tehokkuuden kannalta. Hän kuitenkin huomauttaa, että vaihtoehtoisten lämmitysjärjestelmien asentaminen vie aikaa. "Yksi tämän hetken ongelmista on se, että kun jonkun kattila kaatuu, vastaus on vain vaihtaa se toiseen kattilaan", hän sanoo. "Lämmitysinsinöörien ja ihmisten saamien neuvojen osaamisessa on puutteita."
Robinsonin näkemyksen mukaan vety voisi toimia ponnahduslautana ja vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista, kunnes lämpöpumput tulevat halvemmiksi ja yleisemmiksi. "Voi olla, että [kerran] sekoitettu vety luo markkinat vihreälle vedyn tuotannolle, ja sitten alat käyttää vihreää vetyä jossain muualla energiajärjestelmässä." Tässä suhteessa hän näkee yhtäläisyyksiä vihreän vedyn ja offshore-tuulienergian välillä, joka oli kallista, kunnes maat ja valmistajat alkoivat investoida siihen, mikä loi tarpeeksi kysyntää hintoja laskemaan.
Lämmitysjärjestelmistä energiajärjestelmiin
Lämpöpumppujen ja vedyn lisäksi muutama muu teknologia voisi tasoittaa tietä vähähiilisempiin koteihin. Tehokkaat PV-paneelit, joissa käytetään kiteistä piitä ja perovskiiteiksi kutsuttuja materiaaleja tandem-rakenteessa on tarkoitus siirtyä kaupalliseen tuotantoon ensi vuonna, ja Walker uskoo, että niillä on "vakava vaikutus" aurinkoenergian kustannuksiin. Walls on yhtä innostunut mahdollisuudesta kehittää integroituja aurinkopaneeleja sähköautoihin ja paneeleja, jotka näyttävät tavallisilta kattotiileiltä, vähentämään aurinkoenergian esteettisiä vastaväitteitä. "Kaikista uusiutuvista energialähteistä aurinkoenergialla on parhaat mahdollisuudet olla houkutteleva asuntotasolla", hän sanoo.
Toinen paljon innovaatioita houkutteleva alue on energian varastointi. Monissa kotimaisissa aurinkosähköjärjestelmissä on jo litiumparistoja pilvistä tai pimeää varten. Myös isompi varastotila on tulossa todellisuudeksi, ja lämpöpumpputekniikkakaan ei ole paikallaan. Glasgow'ssa Yu on kehittänyt a uusi joustava pumppu joka sisältää lämmönvaraajan lauhduttimen ja paisuntaventtiilin välissä.
Tämä laite ottaa osan lämmöstä, joka muuten häviäisi ja antaa sen lämpöpumpun käyttöön. Lisälämmöllä voidaan esimerkiksi sulattaa lämpöpumpun ulkoyksikkö, kuten säännöllisesti tarvitaan, kun ympäristön lämpötila laskee alle noin 6 °C. Kaiken kaikkiaan Yu uskoo, että 10 prosentin tehokkuuden parannus on mahdollista hänen suunnittelullaan, mikä hänen mielestään "ottaisi suuren eron, kun tarkastellaan lämpöpumppujen asennuksen takaisinmaksuaikaa".
Joustava lämpöpumppu avaisi kierron aikana tapahtuvan lisälämmönvaraston ansiosta myös muita mahdollisuuksia, kuten päivittäin pois heitettävän lämmön hyödyntämisen. "Esimerkiksi kun meillä on suihku", Yu huomauttaa, "lämmitämme veden 70 tai 80 asteeseen, sekoitamme sen kylmään veteen niin, että se laskee 35-40, ja sitten se lähtee suihkusta klo 20-30. sen sisältämä lämpö vain heitetään pois viemäriin."
Parempi lähestymistapa voisi olla pitää kotimme integroituina energiajärjestelminä. "Yrität periaatteessa hallita talosi energiavirtoja, lämmitystä ja jäähdytystä", Yu sanoo. ”Tarvitset jääkaapin, tarvitset pakastin, tarvitset kattilan, tarvitset ilmastointilaitteen – heität paljon lämpöä pois ja otat sitten paljon lämpöä ilmasta. Miksi emme integroi näitä prosesseja?"
Ennakkotapauksen luominen
Kun suunnitteluviranomaiset päättivät vuonna 2016, että Gloucesterin katedraalin katolla voisi loppujen lopuksi olla aurinkopaneeleja, he varoittivat projektijohtaja Cranstonia, että päätös ei muodosta ennakkotapausta muille historiallisille rakennuksille. Kuuden vuoden kuluttua Cranston sanoo, että "asiat ovat muuttuneet merkittävästi" sekä suunnitteluviranomaisissa että Englannin kirkossa. "NetZero tekee selväksi meidän kaikkien edessämme olevan haasteen", hän sanoo. "Perintörakennusten on näytettävä osansa."
Bathissa Ward korostaa, että luostarille on edelleen mahdollisuus seurata esimerkkiä. Kirkon roomalaisesta inspiroimaa maalämpöjärjestelmää pidetään hänen mukaansa "erittäin ensimmäisenä askeleena kohti Bathia kohti hiilidioksidipäästöjä", kun kaupunginvaltuusto ja luonnonsuojeluelimet ovat innokkaita etsimään lisävaihtoehtoja. Kaupungin roomalainen kylpylä on jo asentamassa omaa versiota luostarin lämmitysjärjestelmästä, ja Ward ja hänen tiiminsä haluavat laittaa aurinkopaneeleja toimistojensa katolle.
"Tietemämme kaupungissa ei tällä hetkellä ole kestäviä energiaratkaisuja, joten käymme alkuvaiheessa keskusteluja valtuuston ja muiden sidosryhmien kanssa selvittääksemme, kuinka nopeasti voisimme asentaa järjestelmän", hän sanoo. "Toivomme, että voimme jatkaa yhteistyötä edistymisen nopeuttamiseksi."
