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多住户建筑的净零能耗开发

2017-03-09 17:08:38 5e

很多想对住宅进行深度节能改造的用户都会面临一个极具挑战的推进过程,涉及各种复杂的问题,如下图所示。正是由于这个原因,很多人都放弃了对住宅能效的追求。

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图1

想象一下如果人们购买手机时也需要考虑这些会怎样(如落基山研究所DougMiller在其博客中写到的)。相对于简单地购买喜欢的手机和电信供应商服务,然后选择一个合适的月度套餐外,如果你还需要:1)选择使用哪座信号塔收发信号;2)对所有硬件进行详细的分析来选择真正“智能”的手机;3)确认购买手机的资金准备方式;4)填写折扣表和税表来折扣部分成本——而且处理所有这些问题都要分别与不同的供应商交涉,相信大部分消费者都会说:“算了,不买了。”电信产业为住宅能效市场提供了一条很有价值的经验:将所有服务与财务方式打包,提供消费者真正重视的有价值的服务。

在净零目标国家论坛上,落基山研究所高级咨询师MarthaCampbell在其“多住户建筑净零排放(NZC)开发机遇”的演讲中指出,为了防止气候变化问题恶化,现存住宅建筑必须尽快实现碳中和。当前住宅建筑存量占美国一次能源消耗总量的20%。深度能源改造配合清洁能源供应能够使多住户建筑实现净零排放,同时增加舒适度、安全度,降低成本,并为进一步发展独栋住宅市场提供可规模化复制的开发模式。但如今,只有很小一部分住宅建筑采用了深度节能改造(事实上,美国仅有三十多栋住宅建筑进行了净零排放改造)。

节能改造项目采用率低的根本原因在于能源供需两侧的不匹配,缺乏规模化的能效供需实体。这意味着每一个改造项目都是一项定制化工作,这种模式费时、费力又费钱。而落基山研究所的REALIZE计划正是看中了这一机遇,试图让家庭能效改造变得“像买手机一样简单”。作为落基山研究所住宅能效+行动的一部分,REALIZE计划旨在通过为净零排放住宅能效改造开发出一套快速实现、产业化且能够规模化推广的方式,为美国住宅建筑业带来一场清洁工业革命。

具体怎么做?REALIZE计划正在开发一种商业模式,将荷兰的“Energiesprong”项目引入美国。该项目已经帮助6千多栋住宅建筑完成净零排放改造,并且有大约10万家庭已承诺加入该项目。Energiesprong项目的核心内容是一套可负担、有吸引力的净零排放开发组合方案(能效升级+现场太阳能光伏),并提供30年能效表现保证。此外,改造过程可以在10天内完成(最终目标是7天)。要做到这些,Energiesprong项目要求产业提供符合四个关键要素的解决方案:规模(数量巨大);速度(施工在2周或更短时间内完成);自筹资金(通过能源节约来支付);吸引力(居民自愿参与)。该计划甚至与宜家等企业达成合作,使业主能够升级厨房或浴室,提高它们的能效表现。

在美国开展大规模的净零排放住宅的定制化改造与在荷兰是明显不同的。美国用户享受的电费费率比荷兰低得多,这会使任何住房改造的投资回报期更长。Energiesprong项目的重点是在全国各地开展可负担的多住户建筑改造,但北美的住房市场非常多样化和分散化,并且各地区的气候、建筑类型、房屋密度、建造年代、建筑所有制模式、可用的融资和补贴方式、能源和建筑规范以及能源成本都各不相同。这种多样化给Energiesprong模式的规模化推广带来了极大挑战。此外,北美市场比荷兰市场大得多,带来极大挑战的同时也颇具潜力。正因为以上这些不同,团队在REALIZE计划的第一阶段首先研究了以下问题来决定Energiesprong模式在美国是否可行:

1. 基于现有技术和融资手段,能够在多大程度上实现未来20-30年的年度能源节约目标?

2. 哪个市场将会是大规模定制化改造模式的最佳切入点?

3. 目前美国不同气候区域的净零排放改造项目的平均成本是多少?

4. 当前净零排放改造成本和能源节约回报值的差值是多少?

落基山研究所首先需要通过分析来解答这些问题,其中第一步就是支持美国能源部的建设美国计划与旧金山市环境办公室的合作。我们的研究成果为下一步工作奠定了基础。正如Campbell所说:“第五气候区域面临着比美国其他区域更加严峻的经济挑战。因此如果我们能够在这里取得突破,我们就能够将最佳实践方式更顺利地推广到其它市场。”

通过计算多住户建筑平均用能支出和低效住宅建筑用能支出,落基山研究所以4%贴现率对比了多住户建筑用能支出的现值。我们发现,净零排放改造最具经济吸引力的区域是第1气候区域,第4区紧随其后。

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图2

我们运用国家可再生能源实验室的BEopt工具对一栋典型的多住户建筑进行了分析,通过评估住宅建筑设计,在建筑整体节能的各个层次上识别出最具成本效益的组合,从而达到净零排放。我们特别关注了两种改造“组合”:一种组合对建筑单元的节能进行优化(包括墙面、屋顶保温、屋顶材料、窗户、空间调节、集中式热水器、照明、冰箱、洗碗机、洗衣机和热水装置等的升级)但不涵盖太阳能发电,而另一种则在这些改造的基础上也加入了屋顶太阳能光伏发电,并按需引入社区太阳能。

我们发现净零排放改造的当前成本能够取得进一步压缩。以单个住房为单位,当前消费者每年需要额外支付大约600美元用于净零排放改造。我们的最终目标是将其压缩至0,或者如果可以由整个行业通过设计提供大规模建筑整体改造解决方案,将会更好。

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图3:理想现场能源节约组合(净零排放)

备注:除ITC和MACRs外,未计算其它太阳能补贴。未计算能够大幅改进经济指标的交互式节能措施。该曲线的目的是为了向产业展示需要在哪些方面压缩成本。

接下来,落基山研究所将继续提升对深度节能改造的需求,并与产业合作激活供应侧,同时将重点关注正在旧金山市和纽约州推广的试点项目。敬请关注!




责任编辑: 吴昊

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