Отопление зданий оставляет огромный углеродный след, но решение есть

В Нью-Йорке, где около миллиона зданий, на отопление и горячее водоснабжение приходится примерно 42% всех выбросов парниковых газов города, поскольку большинство систем работают на ископаемом топливе. Исследовательская группа профессора Колумбийского университета Виджая Моди изучает, как обезуглерожить отопление с помощью тепловых насосов, работающих на электричестве. Поскольку производство электроэнергии всё больше переходит на возобновляемые источники, «сделать электричество «зелёным» гораздо проще и дешевле, чем создать экологичное топливо».

Переход на электрическое отопление критически важен для достижения целей по «глубокой декарбонизации». Согласно докладу Rocky Mountain Institute за 2018 год, для сокращения выбросов парниковых газов на 75% и более необходимо устранить большую часть выбросов от сжигания природного газа, нефти или пропана в зданиях. Политики признают ценность тепловых насосов: в Нью-Йорке поставлена цель к 2030 году обеспечивать 25% теплоснабжения с их помощью.

«Политики признали ценность тепловых насосов, — сказал Моди. — И они являются частью целей губернатора штата Нью-Йорк по энергоэффективности — к 2030 году 25% отопления должно обеспечиваться тепловыми насосами».

Тепловые насосы, работающие по принципу кондиционеров, но в обратную сторону, перемещают тепло, а не генерируют его, что делает их гораздо эффективнее. Они производят от двух до четырёх единиц тепла на каждую единицу затраченной энергии, тогда как газовая печь — чуть меньше одной. По данным исследования Natural Resources Defense Council (NRDC), за срок службы новый воздушный тепловой насос может сократить выбросы парниковых газов на 46–54% по сравнению с газовыми системами.

Внедрение тепловых насосов в плотной застройке Нью-Йорка сопряжено с трудностями. Наиболее рентабельным решением Моди считает гибридные системы, где тепловые насосы покрывают основную нагрузку, а существующие системы отопления используются как резерв. Полный переход на электрическое отопление проще осуществить в новом строительстве или при капитальном ремонте.

Среди проблем — рост пикового спроса на электроэнергию зимой и необходимость модернизации электросетей в зданиях. Решением может стать развитие офшорной ветроэнергетики, ресурсы которой в Нью-Йорке велики, особенно зимой. «Это очень хорошо сочетается с отоплением, — отметил Моди, — поскольку зимой ветры сильнее, что позволит обеспечивать всё больше тепла за счёт ветровой энергии».

По мере роста популярности тепловых насосов и снижения их стоимости из-за эффекта масштаба, а также благодаря умным технологиям и цену на углерод, переход ускорится. Исследование NRDC показало, что в Калифорнии установка тепловых насосов в новом доме вместо газовой системы может сэкономить $1500 upfront и сотни долларов ежегодно. Ключом к массовому внедрению Моди видит финансовые стимулы, аналогичные субсидиям на электромобили. «Доллар за доллар, инвестиции в отопление были бы гораздо эффективнее… потому что сокращение выбросов на ту же сумму было бы очень значительным».