為應對低碳轉型 美國嘗試引入地熱“微區（micro-district）”概念

美國馬薩諸塞州的兩個(gè)試驗項目將嘗試在整個(gè)社區部署地熱供暖。這是一種創(chuàng )新的模式，旨在減少化石燃料的使用，同時(shí)為天然氣公司及其工人提供經(jīng)濟轉型。

公用事業(yè)被證明是該項目有益的合作伙伴，其中包括鉆探、挖溝和鋪設管道，以將地下的熱量引入建筑物內部。

直接交換地熱系統

創(chuàng )新地熱“微區(micro-district)”概念推廣

“我們學(xué)到的越多，它看起來(lái)就越不可思議，” 家庭能源效率團隊的聯(lián)合創(chuàng )始人兼聯(lián)合執行董事奧德麗·舒爾曼(Audrey Schulman)說(shuō)。該團隊是一家總部位于劍橋的非營(yíng)利組織，負責開(kāi)發(fā)和推廣地熱“微區”概念。

第一個(gè)試點(diǎn)計劃在梅里馬克山谷進(jìn)行，這是位于馬薩諸塞州東北部的一個(gè)地區，2018年9月在這里發(fā)生了一系列天然氣爆炸和火災，聯(lián)邦調查人員將其歸咎于哥倫比亞天然氣公司的管理不善。該公司今年秋天同意的5600萬(wàn)美元和解金包括用于實(shí)施地熱測試項目400萬(wàn)美元。

公用事業(yè)公司Eversource正在開(kāi)發(fā)第二個(gè)項目，該項目計劃花費1,030萬(wàn)美元在尚未被選定的人口稠密、混合用途地區建設區域地熱系統。

Eversource能源效率總監邁克爾·戈德曼(Michael Goldman)說(shuō)：“我們真的在考慮如何成為該地區清潔能源的催化劑。”

地熱系統(也被稱(chēng)為地源熱泵)并不是一個(gè)新概念。它們的工作原理是將充滿(mǎn)防凍液的管道鋪設到地下500英尺深的地方，到達那種深度的溫度相對穩定，通常在馬薩諸塞州的50華氏度以下徘徊。熱量從土壤中提取，并通過(guò)充滿(mǎn)液體的管道輸送到溫暖的建筑物內部。

同樣的原理也可以進(jìn)行地熱冷卻：在炎熱的天氣里，熱泵從建筑物的空氣中吸收熱量，并將其傳遞到管道中的液體內。被加熱的液體向下流動(dòng)，其熱量被釋放到地下。

地熱系統是最清潔和最有效的供暖方式之一。因為熱量來(lái)自地面本身，因此燃燒的唯一化石燃料是用于發(fā)電的熱能燃料，這種效率也使它們具有很高的成本效益。

戈德曼(Goldman)說(shuō)：“單個(gè)技術(shù)已經(jīng)相當成熟并已得到驗證。新的想法是在共享環(huán)路系統中連接多個(gè)客戶(hù)的區域性。”

馬薩諸塞州正試圖在2050年前實(shí)現碳凈零排放，這一目標將要求極度減少天然氣的使用。就其本身而言，家庭能源效率團隊長(cháng)期以來(lái)一直在努力減少天然氣的使用，理由是將天然氣作為燃料燃燒所產(chǎn)生的排放、將爆炸性氣體輸送到居所中的安全隱患，以及通過(guò)管道泄漏的甲烷量——其中一些管道還是在亞伯拉罕·林肯(Abraham Lincoln)總統任期內安裝的。

舒爾曼(Schulman)和聯(lián)合執行董事澤內貝·馬加維(Zeyneb Magavi)考慮了在個(gè)別場(chǎng)所使用地源熱泵是否可以發(fā)揮作用，但他們認為這種潛在解決方案存在一定的局限性。安裝單獨的地熱系統價(jià)格昂貴，這是將其廣泛采用的一個(gè)重要障礙。即使天然氣可以被地熱能廣泛替代，這種變化也將損害公用事業(yè)公司及其工人。

地熱“微區”概念將有望通過(guò)分散成本并允許公用事業(yè)公司過(guò)渡到新的服務(wù)克服這兩個(gè)障礙。

地熱熱泵在有益電氣化中的整體作用

家庭能源效率團隊委托工程顧問(wèn)布羅·哈波爾德(Buro Happold)研究地熱“微區”的潛在影響。結果報告發(fā)現，這樣一個(gè)系統應該有可能滿(mǎn)足其參與者100%的供暖和制冷需求。報告指出，為了最有效地工作，地熱網(wǎng)絡(luò )應同時(shí)包括需要供暖的建筑物和需要制冷的建筑物。

天然氣公用事業(yè)公司在鉆探、挖溝和鋪設管道以及管理資本密集型項目和長(cháng)期資產(chǎn)方面已經(jīng)擁有豐富的經(jīng)驗，非常適合從事開(kāi)發(fā)多屬性地熱系統的工作。如果地熱區域被證明是可行的，它們可以使公用事業(yè)發(fā)展成新的服務(wù)和技術(shù)，而不會(huì )因為市場(chǎng)轉而使用化石燃料而遭受潛在的災難性財務(wù)打擊。

“這實(shí)際上與天然氣公用事業(yè)公司已經(jīng)做的有很多重疊之處，” 戈德曼(Goldman)說(shuō)。“看來(lái)走出下一步確實(shí)很自然。”

這兩個(gè)試點(diǎn)項目的下一步都是找到合適的地點(diǎn)。目前，Eversource正在其服務(wù)區域內尋求選擇，包括東南部和馬薩諸塞州中部、波士頓的部分地區以及波士頓以北的一些城鎮。舒爾曼(Schulman)和馬加維(Magavi)說(shuō)，理想的地點(diǎn)包括低收入住房、市場(chǎng)價(jià)格住房和多樣化的業(yè)務(wù)。區域內的建筑物也應該滿(mǎn)足一系列的供暖和制冷需求，以幫助平衡系統的熱量需求。

Eversource將為基礎設施開(kāi)發(fā)和參與建筑物連接及使用該系統所需的設備付費。