美国耶鲁360环境网站发表文章,题目是:Cities Confront Climate Challenge: How to Move from Gas to Electricity?(城市面临气候挑战:如何从天然气转向电力?)
1836年,当时的费城居民大多使用鲸鱼油和蜡烛来照亮他们的家庭和车间。当年新成立的费城燃气厂在舒尔基尔河的工厂里,用煤制气点燃了46盏市区路灯,引起了轰动。此后,美国东部大部分大城市的公共大道和私人住宅都永煤气灯照明。这些煤气通过埋在繁忙街道下的铸铁管道供应, 鲸鱼油照明业几乎死了。
在过去185年中,美国的天然气管网已经扩展到6000英里的天然气干线和服务线。但是今天,费城的天然气厂(PGW)— 全国最大的市政燃气公用事业—面临新技术、新兴竞争对手的挑战,以及21世纪能源转型的加快,许多建筑从天然气转变为电力。
今年早些时候,费城宣布了到2050年实现温室气体净零排放的目标。如果没有PGW的公司的配合和改变,这是不可能发生的。建筑脱碳的方式包括用可再生电力、地热系统、氢燃料和有机废物产生的沼气的热泵,其中一些解决方案还处于开发和部署的早期阶段。气源热泵是最成熟的技术,在欧洲和日本部分地区以及美国南部,热泵在建筑供暖系统中的比例超过20%,已经使用了几十年。一些燃气公司正在尝试将氢气混合到他们的天然气中,并测试设备如何处理,希望用可再生电力制造的绿色氢脱碳。
在费城,要彻底改革PGW公司,除了减少温室气体排放外,还需要解决一系列棘手的问题:堵住危险的甲烷泄漏,留住或重新培训该公司1600名员工,并确保最脆弱的费城居民不会为日益昂贵的天然气管网的成本埋单。费城是美国主要城市中贫困率最高的城市;PGW公司大约三分之一的客户是低收入者。为了公平起见,公用事业的任何转型都必须“确保每一个最后依赖天然气的人都有办法在冬天取暖、做饭和烧水”。
随着越来越多的富裕客户放弃天然气,转而安装热泵和其他清洁能源升级,前期成本越来越高,许多“公正转型”的倡导者担心,较低收入的纳税人将不得不为维护PGW老化的天然气基础设施埋单。同时,出于安全和环保的考虑,一些维护工作已经不能等待。2019年12月,费城南部一条有92年历史的煤气总管发生泄漏,引发爆炸造成2人死亡,5栋建筑被夷为平地。这些泄漏物中的甲烷也是一种高强度的气候变暖因子;2019年的一项研究对费城和其他五个东海岸城市的空气进行采样,发现甲烷含量比环境保护署的排放清单显示的水平高出2.5倍。
费城官员和全国其他市政官员面临的更大难题是,在跃进到更广泛的建筑电气化之前,天然气基础设施需要保持多长时间和多少开支。在正在研究的一种方案是,PGW公司将保留其管道系统,只需在燃料混合物中添加更多的低碳气体分子,如沼气和氢气来支持脱碳的努力。而且,有多少氢气和沼气可以替代化石气体,在物质和财政上都有限制。可再生天然气和氢气的制造成本仍然很高,据估计可再生天然气的总潜在供应量占天然气总需求量的2%至12%。
最近的研究发现,完全通电的建筑物是成本较低的脱碳方式,而不应走“绿色气体”路线。研究人员估计,运行一台热泵的每月费用在34美元到53美元之间,而使用可再生天然气运行煤气炉的费用在160美元到263美元之间。从长远来看,运行热泵可能比烧沼气炉便宜,但购买和安装热泵的前期成本(包括升级电线和断路器以处理更重的负荷)仍高于传统的燃气加热器,这些成本仍然远远超出了许多费城居民的承受能力。
一家公司正在提出克服这一障碍的新方法。BlocPower是一家总部位于布鲁克林的初创公司,专门从事大型城市建筑的能源改造,专注于将经济适用房和多户建筑从化石燃料供暖转变为可再生能源热泵。BlocPower在纽约进行了1000多处建筑改造,目前正在向全国各地的城市扩张,包括洛杉矶和芝加哥。BlocPower于2014年开始与费城合作,参与了由费城能源局牵头的多家庭住房试点项目。最近该公司计划推出BlocMaps Philly软件工具,帮助城市规划者和个人建筑业主通过安装空气源热泵和其他系统(如电池和太阳能微电网)来模拟减少排放和能源账单的潜力。
BlocPower管理项目的每个阶段,从设计到安装,并为建筑业主提供租赁系统的选择。BlocPower的模式试图消除绿化低收入城市住房的传统障碍,包括获得贷款的困难。该公司使用算法来估算建筑物的潜在节能量,然后利用这些预计的节能量从纽约绿色银行(New
York Green Bank)和高盛(Goldman Sachs)等机构获得融资。其目的是证明投资者可以从城市热泵的投资中获得稳定的长期回报,这与他们从市政基础设施债券中所期望的没有什么不同。