Теплові насоси працюють для мене — але вони ще не економлять гроші

4 години тому

ПоділитисяЗберегти

Еван ДевісВедучий на Radio 4’s PM

ПоділитисяЗберегти

BBC

Я знаю, що не всі цікавляться точною системою опалення, якою вони гріють свій дім, але це тема, яка стала для мене одержимістю. Частково тому, що у мене французький чоловік, і кілька років тому ми купили дуже старий, протікаючий будинок у північній Франції, де вже був встановлений тепловий насос.

Я ніколи раніше не зустрічала його. Швидко стало зрозуміло, що тепловий насос працює неправильно, але на щастя, він був під гарантією, і після його заміни він працював дуже добре. Насправді, ми купили другий для нашого горищного розширення.

Інша причина, чому я цікавлюся цією темою, — це перспектива свідчити про історичну зміну — момент, схожий на перехід від коней до автомобілів. З часів кам’яного віку люди зазвичай зберігали тепло, спалюючи щось — дерево або вугілля у вогнищі, або нафту чи газ у котлі. Загальнонаціональний перехід на електричні теплові насоси означатиме трансформацію у способі створення тепла в домі.

Цей уряд хоче, щоб британці прийняли теплові насоси (як і попередній). Але це перехід, який супроводжується складними питаннями у країні, де електроенергія коштує так дорого. Зараз їх встановлення дорожче за газовий котел, і їх експлуатація може виявитися ще дорожчою. В результаті, вони переважно орієнтовані на екологічно свідомих і більш забезпечених.

Питання в тому: чи зможуть цифри коли-небудь скластися так, щоб це економило гроші звичайному споживачу? І у країні, де газ так глибоко закорінений як норма, чи справді теплові насоси — правильна технологія для більш зеленої майбутності?

Щаслива родина

Емілі та Стівен Бойтон, які живуть у зеленому передмісті Лондона, вирішили встановити тепловий насос у своєму чотирьохкімнатному окремому будинку під час пандемії. Емілі щойно виповнилося 50, і вона розмірковувала про життя, майбутнє, пенсію, довкілля — усілякі питання.

«Якщо у вас є гроші і місце, то, мабуть, варто це зробити», — каже вона зараз про своє рішення купити тепловий насос.

Встановлення, ймовірно, потребує нових трубопроводів і часто нових радіаторів; це не щось, що можна зробити за один день, коли газовий котел зламається. Емілі та Стівен вирішили оновити кухню, тому це була хороша можливість зробити деякі ремонтні роботи, що порушують звичний порядок.

Вони мають великий повітряний тепловий насос на вулиці. Він працює з повітрям, звідси й назва. Він нагріває воду, яка тече через закопані труби всередині будинку, живлячи радіатори та їхню нову підлогу з підігрівом у кухні.

Стівен і Емілі Бойтон встановили тепловий насос у своєму чотирьохкімнатному окремому будинку

Емілі — та, хто веде облік у таблицях — показує мені вартість. Як і багато клієнтів, перед встановленням їй порадили покращити ізоляцію. Це тому, що, як ми побачимо, теплові насоси зазвичай забезпечують м’якше тепло, ніж газові котли. Це обійшлося у 5000 фунтів. Потім вони заплатили за сам тепловий насос і підлогу з підігрівом.

Загалом вони витратили 17 000 фунтів, але отримали державний грант у 5000 фунтів.

Це велика капітальна сума. Іншим способом — якщо фінансувати цю суму через 25-річну іпотеку під 4,5% — щомісячні додаткові платежі складуть близько 100 фунтів.

Але потім Емілі показала мені таблицю, де вона відстежує їхнє енергоспоживання, виміряне у кіловат-годинах (кВт·год). У минулому році перед встановленням теплового насоса будинок спожив усього 28 000 кВт·год, що переважно було газовим опаленням. У останньому році вони використали лише 10 000, хоча за цей час у них переїхали дорослі діти. Іншими словами, вони скоротили своє енергоспоживання майже на дві третини.

«Я думаю, це відображає, наскільки ефективнішим є тепловий насос і також вплив ізоляції», — каже Емілі.

Зараз це варто пам’ятати — особливо коли ви чуєте, як люди зневажають ідею теплових насосів. Ця технологія забезпечує майже магічне зниження енергоспоживання. Вони можуть бути предметом — вибачте за каламбур — гарячих дебатів, майже релігійних у своїй пристрасті. Але теплові насоси вже використовуються у сотнях тисяч домів у Великій Британії та десятках мільйонів по всій Європі. І не важко знайти задоволених клієнтів теплових насосів.

Наука

Як же працює тепловий насос? І як він економить енергію?

Тепловий насос, по суті, циркулює хімічну речовину — холодоагент — по замкнутому колу, переходячи від гарячого до холодного, газу до рідини, стискаючи і розширюючи її. Повторює цей цикл.

На одному кінці кола, коли холодоагент у формі газу, тепловий насос стискає його, роблячи дуже гарячим (подібно до того, як насос для велосипеда нагрівається під час використання). Потім він використовує це тепло для нагріву води, що тече через радіатори.

Коли газ віддає тепло воді у радіаторах, він конденсується у рідину; ця рідина проходить через клапан розширення (зниження тиску), що розпилює її у зону з низьким тиском, і температура різко падає.

Саме тут відбувається магія: рідина стає настільки холодною, що навіть морозне зовнішнє повітря здається теплим у порівнянні. Зовнішнє повітря може використовуватися для кип’ятіння холодоагенту, що дозволяє циклу повторюватися: компресор стискає його і знову робить дуже гарячим, щоб нагріти воду у радіаторах. Але головне — це вільна енергія, яку ви отримуєте, дозволяючи теплу ззовні допомагати кип’ятити холодоагент, коли на вулиці холодно.

Еван Девіс зустрів Бойтонів, чиї теплові насоси працюють шляхом циклічного руху холодоагенту у колі, переходячи від гарячого до холодного, газу до рідини, для генерації тепла

Мені все ще важко зрозуміти, як можна брати тепло з повітря при -5°C, щоб нагріти воду до 50°C.

Чи був цей зменшення енергоспоживання, яке я бачив у будинку Емілі та Стівена, нормальним? Відповідь: так, за словами Річарда Фіттона, професора будівельної ефективності у Університеті Солфорд.

Він працює у “Energy House 2”, лабораторії при Університеті Солфорд, яка містить новобудови всередині великого, герметичного, температурно-контрольованого складу. Їхня мета — тестувати різні методи опалення, включаючи теплові насоси. Будинки навіть мебльовані. Прогулянка там — досить дивний досвід, щось на кшталт “Труман-шоу”.

Але умови лабораторії дозволяють точно тестувати теплові насоси, вимірюючи точне енергоспоживання і тепло, що виходить.

“Ви буквально вводите одну одиницю енергії, один кіловат-годину, і отримуєте три,” — каже мені Фіттон.

Газ навіть не дає такої ефективності. Не можна повторювати це достатньо разів: це трансформація у енергоефективності.

Інший тип тепла

Але є одне «але».

Як зазначає Фіттон, для максимальної роботи теплових насосів їм потрібно працювати при низькій температурі. У той час як газовий котел може нагрівати воду до 70°C для радіаторів, теплові насоси працюють краще при 45°C. І якщо ваш радіатор забезпечує лише таке м’яке тепло, можливо, доведеться розширити радіатори, щоб зробити кімнату комфортною.

Дейл Вінс, власник компанії Ecotricity, прямо каже: “Типовий досвід показує, що теплові насоси роблять холоднішу воду, ніж газові котли, і якщо ви не зміните радіатори, ваш дім буде холодним.”

Зіткнувшись із холодним будинком, деякі користувачі можуть збільшити потужність теплового насоса — але якщо зробити так, багато переваг ефективності зникає, каже він.

До того ж, якщо ваш дім погано ізольований, вам знадобиться багато теплового насоса і багато радіаторів, щоб запобігти швидкому втраті тепла, яке він виробляє.

Обговорюється, чи справді хороший тепловий насос втрачає таку багато ефективності, але зазвичай краще вважати цю технологію більш повільним, але стабільним способом опалення. З газом або нафтою ви можете швидко нагріти кімнату. Можна вийти на роботу і дати їй охолонути; повернутися і запустити опалювальний прилад. Не з тепловим насосом. Він нагріває кімнату занадто повільно, тому його потрібно тримати увімкненим на постійній температурі.

“Ми його не чіпаємо і не думаємо про нього, що здається дивним,” — каже Емілі Бойтон. “Він просто стоїть і дім достатньо теплий.”

Запам’ятайте цю фразу, достатньо теплий. У холодний день добре налаштована система теплового насоса триматиме вас у теплі, але, принаймні за моїм досвідом, вона навряд чи зробить дім по-справжньому гарячим. Якщо хочете гарячий дім, можливо, краще мати додатковий пристрій для часового підживлення.

Правильний вибір для Британії?

Щодо того, чи має сенс тепловий насос як широка національна стратегія, головна проблема зводиться до простих математичних розрахунків.

Дуже добре налаштований тепловий насос може використовувати четверту частину енергії свого газового аналога. Але у Великій Британії вартість електроенергії за кіловат-годину приблизно у чотири рази вища за газ. Це широкі цифри, але як зробити так, щоб теплові насоси окупилися, враховуючи їхню зазвичай вищу початкову ціну?

Щоб масовий ринок теплових насосів розвинувся, електроенергія має бути не набагато дорожчою за газ.

У Франції ситуація інша. У моєму французькому домі я плачу близько 18 пенсів за кВт·год протягом дня (і менше вночі). У Лондоні, за моїм останнім рахунком, я плачу 28 пенсів. Ця різниця у 10 пенсів дуже важлива.

Грег Джексон, генеральний директор Octopus — найбільшого роздрібного постачальника енергії у Великій Британії та найбільшого продавця теплових насосів, — захоплений цією технологією. “Ми встановлюємо близько 1000 на місяць, зазвичай,” — каже він. “Ще існує багато політичних бар’єрів, але ті, хто їх отримують, дуже задоволені.”

Але він визнає, що “божевільно висока” ціна електроенергії у Великій Британії — проблема. “У Великій Британії зараз електроенергія приблизно у чотири з половиною рази дорожча за газ. У Німеччині — у три рази, у Франції — трохи більше ніж у два рази, а у скандинавських країнах — майже на рівні з газом,” — каже він.

Більше з InDepth

Чому так багато людей порушують обмеження швидкості 20 миль/год (це складніше, ніж здається)

Порожні будинки зростають. Чому їх не використовують для вирішення житлової кризи?

Чому так багато будинків у Великій Британії досі мають небезпечну цвіль — роками після смерті цього малюка

“Це погано для теплових насосів, не дуже добре для електромобілів, і жахливо для промисловості.”

Він зазначає, що часто можна заощадити гроші, перейшовши на кращий тариф і переважно опалюючи вночі.

Попри всі проблеми, він вважає, що Великій Британії все ж потрібно прийняти теплові насоси. “Технології викопного палива зрілі — вони не стають кращими,” — каже він. “А технології електрифікації… зростають експоненційно. Якщо зараз ви закріпитеся у світі викопного палива, через 10 або 20 років ви справді пошкодуєте. Електрифікація дає нам більше енергетичної безпеки, і вона постійно покращується.”

Також постає питання нашої національної енергетичної стійкості — особливо цього вікенду, на тлі зростання цін на газ у Європі через конфлікт з Іраном. Правда в тому, що теплові насоси не дуже допоможуть зміцнити нашу енергетичну стабільність найближчим часом, оскільки більша частина нашої електроенергії зараз виробляється з газу. Але у довгостроковій перспективі, якщо ми зможемо з часом відмовитися від газу (і перейти на відновлювані джерела та ядерну енергію), теплові насоси зменшать нашу залежність від турбулентних міжнародних енергетичних ринків.

Мета досягнення нульових викидів

І це веде до більшого питання щодо цілей Великої Британії у досягненні нульових викидів.

Звісно, якщо вам байдуже до нульових викидів, проблеми немає. Ми просто спалюємо газ, доки можемо — це варіант підходу президента США Дональда Трампа “бури, малюк, бури”.

Але якщо уряд серйозно налаштований замінити викопне паливо, що домінує у нашому національному енергоспоживанні — як вони кажуть, — нам доведеться знайти спосіб електрифікувати більшу частину нашого опалення і транспорту. І наразі ми ще не знайшли природного способу зробити це.

Теплові насоси мають стати великою частиною цього переходу — і нам потрібно знайти спосіб, щоб цифри складалися так, щоб це було фінансово вигідно для середнього споживача.

Насправді, висока ціна електроенергії, можливо, є однією з причин, чому нам дійсно потрібні теплові насоси (якщо ми прагнемо до нульових викидів), бо навряд чи знайдеться інша форма домашнього електричного опалення, що використовує менше.

Але, як і перехід від коня до автомобіля на початку XX століття, це точно не буде легким.

Зображення: Getty.

_BBC InDepth _— це сайт і додаток з найкращим аналізом, новими поглядами, що кидають виклик припущенням, і глибокими репортажами про найважливіші питання дня. Емма Бартлетт і Джон Сімпсон щосуботи пропонують свої найцікавіші глибокі дослідження та аналізи. Підписуйтеся на розсилку тут

Житло

Ізоляція дому

Теплові насоси