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熱泵,讓芬蘭找到家庭取暖的答案

歐必特官網(wǎng) 發(fā)布日期:2022-03-23 閱讀次數(shù):14705

    

 英文原標題:The jump to pumps: how Finland found an answer to heating homes

作者:Rapid Transition Alliance Staff

出版:Rapid Transition Alliance

以下為中文翻譯:

 

  如何在不依賴化石燃料的情況下為家庭和工作場所供暖是快速轉(zhuǎn)向零碳經(jīng)濟的更艱巨的挑戰(zhàn)之一。

在歐盟 (EU) 內(nèi),供暖行業(yè)是能源和碳密集度最高的行業(yè),占歐盟能源需求總量的近 50%,其中 75% 

是通過燃燒化石燃料來滿足的。2017 年在全球范圍內(nèi),只有 10% 的熱量需求得到了可再生能源的滿足。但是,當英國宣布打算 拆除家用燃氣鍋爐時,在寒冷的斯堪的納維亞半島,芬蘭展示了一種鮮為人知的

可再生能源技術(shù)——熱泵的非凡潛力。

個別住戶很早就確定了這項技術(shù)的適用性,并投資于相互學習。當政府法規(guī)趕上并開始通過立法支持該

技術(shù)時,市場已經(jīng)很發(fā)達,當?shù)氐墓┡こ處熞蚕鄬κ炀?。這說明了許多其他國家/地區(qū)將面臨的一個

問題——工程師和安裝人員擁有足夠的知識,使供暖快速過渡成為可能。

  芬蘭歷史上一直依靠燃燒生物質(zhì)和石油來取暖,這是一個人口相對較少、人口稀少和森林大的國家。1970 年,其 90% 的空間供暖供應來自木材和石油。然而,到 2012 年,供暖供應結(jié)構(gòu)幾乎無法辨認。

區(qū)域供熱,即熱量通過絕緣管道網(wǎng)絡從集中源傳輸?shù)蕉鄠€建筑物,占供應結(jié)構(gòu)的 40%,其中電力提供 21%,生物質(zhì) 21%,石油 11%,熱泵 6%,以及天然氣僅占 1%。

  盡管監(jiān)管推動了這種轉(zhuǎn)變的規(guī)模,但個體家庭也發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在芬蘭購買和安裝熱泵的巨額

投資大部分來自使用自己現(xiàn)金的普通房主,政府支持有限或沒有。1990年代初期,空氣源熱泵開始從

瑞典引進,技術(shù)成功,政府支持市場。芬蘭國家熱泵協(xié)會 (SULPU) 于 1999 年由熱泵企業(yè)家和熱泵

研究人員在政府能效機構(gòu) Motiva 的支持下成立。這位企業(yè)家的目標是到 2020 年在芬蘭銷售 100 

萬臺熱泵,但到 2000 年,市場仍然很小——大約只有 10-15 家熱泵經(jīng)銷商。他們?nèi)匀灰蛉狈ε嘤?/p>

而受到阻礙,

  然而,通過 SULPU 實踐知識的有機增長導致安裝培訓和標準在整個 2000 年代不斷改進,提高

了該行業(yè)的聲譽并導致銷售額增加?;ヂ?lián)網(wǎng)帶來了以用戶為主導的在線熱泵論壇,用戶和安裝人員在

此交流知識,在信任的環(huán)境中產(chǎn)生巨大的影響。這些在線論壇在表明熱泵適用于芬蘭寒冷氣候和開發(fā)

以用戶為主導的創(chuàng)新方面發(fā)揮了特別重要的作用。2009 年,芬蘭終于被歐洲熱泵協(xié)會 (EHPA) 的質(zhì)

量控制委員會接受,成立了自己的國家質(zhì)量委員會以確保標準的一致性。SULPU 收集芬蘭國家統(tǒng)計局

也使用的部門統(tǒng)計數(shù)據(jù),已報告銷售額同比穩(wěn)步增長。2018年,SULPU數(shù)據(jù)顯示,70%的新建小戶

型選擇熱泵,每年約有5000臺燃油鍋爐更換熱泵。

  從外部熱源(空氣、水、地熱能等)轉(zhuǎn)換能量的熱泵在過去十年中增長尤其強勁——當用于驅(qū)動它們

的能源來自可再生能源時,它們變得低碳。芬蘭熱泵的總能量輸出目前約為 10 TWh,可滿足芬蘭住宅

和商業(yè)建筑存量約 15% 的供暖需求。僅在 2018 年,銷售額就增長了 22%,投資超過 10 億歐元,

安裝了 75,000 臺熱泵。這意味著一個擁有約 270 萬戶家庭的國家擁有 100 萬臺熱泵。自 2000 年

以來,芬蘭家庭用于取暖的能源量相應下降了約 15%。

  在芬蘭,熱泵更有廣泛性和相關(guān)性

  芬蘭熱泵技術(shù)的快速部署和安裝特別有趣,因為建筑中的熱量脫碳對于工業(yè)化國家來說仍然是一個

難題,否則實現(xiàn)凈零碳排放將只是一個夢想。在供暖方面(而不是純粹的制冷,這是另一種能源密集型

行動),這一挑戰(zhàn)在北歐最為明顯,那里現(xiàn)有的大型天然氣網(wǎng)絡和陳舊的建筑存量相結(jié)合,造成了需要

大量投資、規(guī)劃和強大技能的情況修復的基礎。

  例如,英國的供暖在包括工業(yè)用途在內(nèi)的碳排放總量中占 37%,其中 17% 可歸因于建筑物的供

暖和制冷,13-14% 可歸因于住宅的供暖。只有 5% 的家庭擁有低碳供暖,其中 85%(2450 萬個

家庭)仍然以天然氣為主。同一項研究顯示,48% 的調(diào)查樣本聲稱他們不知道他們的燃氣鍋爐有環(huán)境

成本。

  在全球范圍內(nèi),熱泵僅占建筑物供暖的 3% 左右,這突顯了在打破化石燃料在供暖行業(yè)的主導地

位方面面臨的挑戰(zhàn)的規(guī)模。芬蘭的例子是有先見之明的,因為它展示了在適當水平的鼓勵、監(jiān)管、財

政激勵和財政政策的情況下,低碳供暖方案的推出是如何發(fā)生的。熱泵僅占建筑物供暖的 3% 左右,

這突顯了在打破化石燃料在供暖行業(yè)的主導地位方面面臨的挑戰(zhàn)的規(guī)模。芬蘭的例子是有先見之明的

,因為它展示了在適當水平的鼓勵、監(jiān)管、財政激勵和財政政策的情況下,低碳供暖方案的推出是如

何發(fā)生的。熱泵僅占建筑物供暖的 3% 左右,這突顯了在打破化石燃料在供暖行業(yè)的主導地位方面面

臨的挑戰(zhàn)的規(guī)模。芬蘭的例子是有先見之明的,因為它展示了在適當水平的鼓勵、監(jiān)管、財政激勵和

財政政策的情況下,低碳供暖方案的推出是如何發(fā)生的。

  許多針對這個問題的低碳解決方案已經(jīng)得到證明并且今天已經(jīng)存在,但擴大和安裝它們是問題所

在。其中一些問題是經(jīng)濟問題,例如在較小的、不太成熟的市場中價格太高而無法使熱泵可行。其他

與基礎設施有關(guān),例如在英國,現(xiàn)有住房的能源效率如此之低,以至于大規(guī)模改造計劃是安裝熱泵的

先決條件。其他一些是歷史性的,例如在荷蘭等地,天然氣等所謂的傳統(tǒng)燃料占主導地位。這無數(shù)的

障礙強調(diào)需要一種適合當?shù)貤l件的混合、靈活的方法。尋求提供一攬子解決方案的嚴格自上而下的措

施最終可能比具有本地意識的方法花費更多,事實上,減慢過渡。這一論點可以適用于英國,在英國

,自上而下的“毯子”全電動或全氫脫碳加熱和冷卻方法的成本可能分別比本地意識高出兩倍或三倍半

。 ,靈活的方法逐地計劃。芬蘭提供了一個清晰的例子,說明如何通過政府提供更多的支持作用來創(chuàng)

建成熟的市場和產(chǎn)生大量的本地投資。

  芬蘭的例子具有更廣泛的相關(guān)性,它揭示了其他國家快速轉(zhuǎn)型的潛在問題:低碳技能差距。安裝

近 100 萬臺熱泵不是一蹴而就的,也不是由一家公司完成的——它需要大量承包商、貿(mào)易商和供應鏈

運營商來大規(guī)模完成。在許多國家,人們真正擔心的是——盡管政府投資、贈款和激勵措施根據(jù)凈零

目標來追求低碳選擇和技術(shù)——但實際實現(xiàn)它的技能基礎是有限的。因此,脫碳熱不僅僅是一種技術(shù)

修復:它需要一種工業(yè)和職業(yè)方法,以發(fā)展制造能力、建立安裝技能基礎和創(chuàng)造專業(yè)。


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歷史原因

  芬蘭在 1970 年代的石油危機中被迫尋找替代技術(shù)。由于冬季漫長而寒冷,芬蘭的供暖需求是歐

洲最高的國家之一,這使得供暖脫碳的挑戰(zhàn)更加緊迫。全國各地的天然氣網(wǎng)也非常有限,因此必須使

用替代的住宅供暖來源。熱泵適合該國相對便宜的電力和缺乏天然氣基礎設施的許多偏遠社區(qū),但此

時的質(zhì)量不可靠,它們?nèi)匀皇且环N利基技術(shù)。市場在 2000 年代才開始迅速擴張,


  芬蘭目前的目標是到 2035 年實現(xiàn)碳中和——比英國、歐盟和韓國提前 15 年。這意味著它現(xiàn)在

擁有擴大熱泵規(guī)模的有利政策環(huán)境以及其豐富的地熱能資源。與此同時,SULPU 在向公眾和政策制定

者宣傳熱泵的好處、游說、開展調(diào)查和提供數(shù)據(jù)以支持轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮了并將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

  如今,熱泵已成為住宅和商業(yè)供暖的首選來源,受到實惠的價格、以服務為主導的新商業(yè)模式和

退稅的支持。2018年空氣源熱泵銷量4.7萬臺,地源熱泵8000臺,空氣源熱泵4000臺,廢氣熱泵

3000臺。芬蘭大約 40% 的住房是獨立的,這使得安裝地源熱泵變得更加容易,因為您必須在室外

鋪設地下管道。獨立屋占芬蘭非工業(yè)初級熱泵輸出的85%,地源熱泵占總輸出的三分之一以上。熱

泵是電網(wǎng)需求側(cè)管理的絕佳手段,具有靈活性,能夠利用水量、建筑物、地熱井等特征作為能源。


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有利因素

  芬蘭熱泵安裝速度驚人的增長首先得益于地理和環(huán)境條件——這些可能使其繼續(xù)擴張。當前市場

以空氣源熱泵為主,但地源熱泵也扮演著主角:芬蘭有超過 100,000 口地熱井,總深度達 20,000

 公里——地球周長的一半。這使得熱泵成為對工業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)商和房主有吸引力的投資,其資本回

報率在 10% 到 15% 之間。在芬蘭,電力也相對便宜,對于那些希望更換碳密集型供暖系統(tǒng)的房主

來說,這是一個明智的選擇。熱泵很受歡迎,因為它們需要的空間小且方便——不需要像油或木頭那

樣重新填充燃料。在住宅供暖和行為改變方面,研究表明,讓低碳選擇盡可能簡單可以提高吸收率,

利用消費者“隨波逐流”的自然傾向。

  該國穩(wěn)健的政策環(huán)境提供了幫助,一系列能源效率、減排和支持建筑法規(guī)政策。廣泛的政府政策

、目標和稅收越來越鼓勵從 2000 年左右開始從基于化石燃料的供暖系統(tǒng)轉(zhuǎn)向可再生能源,包括 2005 年、2008 年、2013 年和 2017 年的國家氣候和能源戰(zhàn)略。自 2011 年以來,化石燃料稅收增加了兩倍

(稅收2004 年至 2017 年間取暖油成本增加了一倍多),并且國家建筑規(guī)范 (SRMK) 提供了嚴格的能

源性能標準,其中包括建筑物的供熱。

  自 2014 年以來,每個新房都必須安裝熱泵,而政府補貼最多可覆蓋轉(zhuǎn)換成本的 20%:此外,

家庭裝修成本的 45%-60%,擴建和熱泵裝置可以免稅。這也有助于在勞動力市場內(nèi)培養(yǎng)綠色建筑技

能,目前估計有 3000 人在該行業(yè)就業(yè)。由于早期采用、通過在線論壇進行點對點學習以及國家熱泵

協(xié)會 (SULPU) 的成立,出現(xiàn)了一個準備好的、自我啟動的市場,盡管政府創(chuàng)造了有利條件。

  因此,安裝的培訓和標準在整個 2000 年代得到改善,提升了該行業(yè)的聲譽,增加了本土創(chuàng)新并

導致銷售額增加。其專業(yè)知識的深度和廣度隨后能夠發(fā)展成為一個全面的產(chǎn)品和安裝人員網(wǎng)絡,并由

受信任的認證計劃覆蓋。估計有 3000 人現(xiàn)在在該部門工作。由于早期采用、通過在線論壇進行點對

點學習以及國家熱泵協(xié)會 (SULPU) 的成立,出現(xiàn)了一個準備好的、自我啟動的市場,盡管政府創(chuàng)造

了有利條件。因此,安裝的培訓和標準在整個 2000 年代得到改善,提升了該行業(yè)的聲譽,增加了本

土創(chuàng)新并導致銷售額增加。其專業(yè)知識的深度和廣度隨后能夠發(fā)展成為一個全面的產(chǎn)品和安裝人員網(wǎng)

絡,并由受信任的認證計劃覆蓋。估計有 3000 人現(xiàn)在在該部門工作。

  由于早期采用、通過在線論壇進行點對點學習以及國家熱泵協(xié)會 (SULPU) 的成立,出現(xiàn)了一個

準備好的、自我啟動的市場,盡管政府創(chuàng)造了有利條件。因此,安裝的培訓和標準在整個 2000 年代

得到改善,提升了該行業(yè)的聲譽,增加了本土創(chuàng)新并導致銷售額增加。其專業(yè)知識的深度和廣度隨后

能夠發(fā)展成為一個全面的產(chǎn)品和安裝人員網(wǎng)絡,并由受信任的認證計劃覆蓋。盡管政府創(chuàng)造了有利條

件,但還是出現(xiàn)了自啟動市場。

  因此,安裝的培訓和標準在整個 2000 年代得到改善,提升了該行業(yè)的聲譽,增加了本土創(chuàng)新并

導致銷售額增加。其專業(yè)知識的深度和廣度隨后能夠發(fā)展成為一個全面的產(chǎn)品和安裝人員網(wǎng)絡,并由

受信任的認證計劃覆蓋。盡管政府創(chuàng)造了有利條件,但還是出現(xiàn)了自啟動市場。因此,安裝的培訓和

標準在整個 2000 年代得到改善,提升了該行業(yè)的聲譽,增加了本土創(chuàng)新并導致銷售額增加。其專

業(yè)知識的深度和廣度隨后能夠發(fā)展成為一個全面的產(chǎn)品和安裝人員網(wǎng)絡,并由受信任的認證計劃覆蓋。

  芬蘭熱泵市場的勢頭正在產(chǎn)生各種創(chuàng)新和顛覆性的商業(yè)模式,這些模式可能會進一步加快安裝

速度。例如,“熱泵熱銷模式”,通常稱為服務模式,涉及服務提供者為熱泵付費,然后將供暖作為服

務提供。客戶按月就他們使用的能源開具發(fā)票,所有維護工作均由服務提供商處理。這種模式特別適

用于業(yè)主可能不太可能自己投資的服務式公寓樓、公共住宅區(qū)和商業(yè)辦公空間。



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時間線整理

  1970 年,芬蘭 90% 的供暖供應來自木材和石油。該國在 1970 年代的石油危機中被迫早期專

注于熱泵技術(shù),但質(zhì)量不可靠,他們?nèi)匀皇且粋€小眾的概念。

  1990年代初期,空氣源熱泵開始從瑞典引進,技術(shù)成功,政府支持市場。

  芬蘭國家熱泵協(xié)會 (SULPU) 于 1999 年由一位熱泵企業(yè)家和一位熱泵研究員在政府能效機構(gòu) 

Motiva 的支持下成立,但到 2000 年市場仍然很小,只有大約 10-15 個熱泵經(jīng)銷商.

  2000 年代初,隨著一系列建筑法規(guī)的出臺,芬蘭熱泵市場的增長開始加快。建筑法規(guī)的變化

(2003 年、2007 年、2010 年、2012 年)意味著建筑行業(yè)面臨著越來越高的絕緣和能效法規(guī)。

  歐盟法規(guī),如 2010 年建筑能源性能指令 (EPBD) 和 2012 年能源效率指令,在更高的建筑標

準方向上增加了權(quán)重。到 2012 年,供熱供應結(jié)構(gòu)幾乎面目全非,區(qū)域供熱占 40%,電力占 21%,

生物質(zhì)能占 21%,石油占 11%,熱泵占 6%,天然氣占 1%。僅在 2018 年,銷售額就增長了 22%,        投資超過 10 億歐元,安裝了 75,000 臺熱泵。

  芬蘭的 270 萬戶家庭擁有超過 100 萬臺熱泵。自 2000 年以來,芬蘭家庭的取暖消費量相應下

降了約 15%。安裝退稅和鼓勵安裝不同類型熱泵的信息措施 (2000) – 家庭裝修和擴建的勞動力成

本的 45% 至 60% 可以免稅。

  芬蘭目前的目標是到 2035 年實現(xiàn)碳中和——比英國、歐盟和韓國提前 15 年。

  芬蘭熱泵的總能量輸出目前約為 10 TWh,可滿足芬蘭住宅和商業(yè)建筑存量約 15% 的供暖需求。

  研究表明,30 億歐元的初始支出可以使 10,000 個額外公寓樓(容納近 100,000 名芬蘭人)中

的熱泵每年額外增加 5 TWh 的無排放熱量,并從該國的碳足跡中減少數(shù)百萬噸的碳排放。

 

啟發(fā)

  點對點的非正式學習有助于傳播新的低碳技術(shù)。 通過將國家主導的參數(shù)設置與自下而上的創(chuàng)新

和企業(yè)相結(jié)合,可以從鄰居和其他人的成功中學習并迅速創(chuàng)造一個積極的監(jiān)管環(huán)境,并提供財政激勵

。如果政府為他們提供便利,消費者可以提供幫助。

  清潔能源解決方案需要根據(jù)一個地區(qū)的自然優(yōu)勢量身定制 ——不同的技術(shù)和不同的可再生能源平

衡將最適合不同的國家和地區(qū)。

  與大規(guī)模集中式能源系統(tǒng)相比,混合規(guī)模的可再生技術(shù)可以創(chuàng)造相對更多的就業(yè)機會。 但這也意

味著您需要通過主要培訓計劃建立技能基礎,以提供低碳熱量——沒有它,熱泵將仍然是一個夢想。


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