Очевидно, что в штате Мэн и за его пределами тепловые насосы переживают важный момент — они рекламируются в национальных заголовках как важнейшее решение для климата, которое успешно пережило историческое резкое похолодание.

Но технология не нова. Он уже давно используется в холодильниках и кондиционерах.

«Проблема заключалась в том, что когда вы проектируете тепловой насос, который в первую очередь обеспечивает охлаждение… он не оптимизирован для производства тепла», — сказал исполнительный директор Efficiency Maine Майкл Стоддард. «Итак, все пришли к выводу, что зимой эти штуки никуда не годятся. А затем примерно в 2010, 11, 12 годах производители начали внедрять тепловые насосы нового поколения, которые были специально разработаны для работы в холодном климате. … Это было похоже на то, как будто щелкнули выключателем».

Мэн предлагает скидки на тепловые насосы с тех пор, как появилась эта технология для холодного климата. Даже бывший губернатор Пол Лепаж, республиканец, который часто выступал против возобновляемых источников энергии и ставил под сомнение науку о климате, установил их в особняке губернатора и сказал Portland Press Herald в 2014 году, что они были «феноменальными» в замене нефти во время резкого похолодания.

Потенциальные клиенты беседуют с поставщиком тепловых насосов на выставке Green Home + Energy Show в Южном Портленде. Фото Энни Ропейк.

Тепловые насосы согревают в холодную погоду так же, как они сохраняют тепло вне холодильника, — используя электричество и хладагенты для улавливания, конденсации и перекачки тепла из холодного места в более теплое. Проще говоря, они выжимают тепло из холодного воздуха, а затем распределяют его по дому.

Текущее поколение тепловых насосов будет продолжать обогревать ваш дом, даже если на улице минус 13 градусов.

Тепловые насосы менее эффективны при более низких температурах, поскольку для производства того же количества тепла требуется больше электроэнергии. При температуре наружного воздуха 40–50 градусов современные типичные тепловые насосы для холодного климата могут иметь КПД примерно на 300–400 %, что означает утроение или учетверение потребляемой энергии.

Когда температура в подростковом возрасте падает, тепловые насосы часто эффективны примерно на 200%. И в однозначных числах или низких отрицательных значениях тепловые насосы могут быть ближе к 100% эффективности электрического нагревателя плинтуса. Затраты на этом уровне ближе к затратам на масляное тепло, эффективность которого обычно составляет около 87%.

Это означает, что тепловые насосы часто обеспечивают наибольшую экономию и являются наиболее эффективными, когда температура выше точки замерзания, или когда они используются для кондиционирования воздуха летом — то, что Майнеры будут хотеть все больше, поскольку изменение климата создает новые риски экстремальной жары.

«В межсезонье обязательно можно использовать тепловой насос. Когда на улице сильные морозы, вы, вероятно, включили бы резервное топливо. Это не официальная линия Efficiency Maine Trust, а физическая и инженерная реальность», — сказал адвокат по энергетике Дэйв Литтелл, бывший главный регулятор окружающей среды и коммунальных услуг штата Мэн, чьи клиенты теперь включают Versant Power, который, наряду с Central Maine Power, теперь предлагает сезонные скидки для пользователей тепловых насосов.

Это относительно распространенный подход среди установщиков, таких как ReVision Energy, компания по производству солнечной энергии из Новой Англии, которая также продает тепловые насосы. Они не рекомендуют тепловые насосы в качестве единственного источника тепла для большинства клиентов, особенно для тех, кто живет дальше на север, если только в доме не может быть несколько блоков, отличная изоляция и, возможно, генератор или батарея на случай отключения электроэнергии — дорогостоящий пакет. общий.

«(Тепловые насосы) по-прежнему выделяют тепло (в минусовую погоду), но, очевидно, меньше, и им приходится бороться с гораздо большим количеством холода в таких условиях», — сказал Дэн Уикс, вице-президент ReVision по развитию бизнеса. «Вообще… мы рекомендуем иметь резервный источник тепла».

В этих комбинациях источников тепла нет ничего нового в штате Мэн — многие семьи комбинируют, скажем, дровяную печь с вторичными источниками тепла, работающими на пропане, жидком топливе или электричестве. Эксперты говорят, что тепловые насосы во многих случаях являются мощным дополнением, повышающим гибкость и удобство.

Тепловые насосы увеличат ваши счета за электроэнергию, а также сократят другие расходы, которые съедают большую часть семейного бюджета — мазут. Вместо того, чтобы тратить сотни на заправку бака, когда зима начинает отступать (полный бак на 275 галлонов будет стоить более 1000 долларов прямо сейчас), вы можете полностью переключиться на свой тепловой насос ранней весной. Продавцы говорят, что тепловой насос будет намного более рентабельным, чем ископаемое топливо, в течение большей части отопительного сезона в штате Мэн.

Исследование, проведенное в Миннесоте, где тарифы на электроэнергию ниже и доступ к газу более широк, но сделано то же самое для тепловых насосов, выявило наибольшую экономию при использовании теплового насоса в течение 87% отопительного сезона при переходе на пропановую печь. только ниже 15 градусов.

На этой диаграмме показаны температуры и общее количество часов использования теплового насоса и пропановой печи в Фергус-Фолс, штат Миннесота, когда пользователь переключился с теплового насоса на пропан, когда температура наружного воздуха была ниже 15 градусов по Фаренгейту. Исследование показало, что эта температура отключения означает, что тепловой насос может покрыть 87% потребностей в отоплении этого дома. Диаграмма Центра энергетики и окружающей среды через Форум горячего воздуха 2023 года Американского совета по энергоэффективной экономике.

Стоимость электроэнергии также меняется реже, чем цены на ископаемое топливо. По словам Литтела из Versant Power, появление крупномасштабных проектов в области возобновляемых источников энергии, таких как оффшорный ветер, призвано помочь сгладить повышение тарифов, которое в настоящее время вызвано зависимостью региональной электросети от природного газа. (Хотя в штате Мэн мало газа для отопления домов, электростанции Новой Англии используют много газа для производства электроэнергии, которая в основном импортируется в Мэн по линиям электропередач.) 

Это также будет означать, что электричество, которое питает ваш тепловой насос, будет иметь еще более низкий уровень выбросов, чем сейчас. Сравнение выбросов между тепловыми насосами и нефтью основано на текущем углеродном следе электросети Новой Англии, который будет продолжать сокращаться.

Пейдж Аткинсон, научный сотрудник Института острова, работающий над вопросами устойчивости к внешним воздействиям в Истпорте, считает тепловые насосы хорошим дополнением к домашнему топливу. Но она сказала, что все эти сравнения стоимости могут вызвать беспокойство у людей, не уверенных в переходе. По ее словам, стоимость нефти, хотя и растет и подвержена колебаниям, может быть «чертом, которого вы знаете» по сравнению с тепловыми насосами.

«Переход на совершенно новый источник тепла порождает множество «а что, если», — сказала она. «Существует много неопределенности в отношении того, как лучше всего использовать эту систему — удовлетворит ли она мои потребности?»

На этой диаграмме показаны годовые затраты на отопление в городе Фергус-Фолс, штат Миннесота, при переходе с теплового насоса для холодного климата на пропановую печь при разных температурах. И цены на пропан, и тарифы на электроэнергию в Миннесоте ниже, чем в штате Мэн. Диаграмма Центра энергетики и окружающей среды через Форум горячего воздуха 2023 года Американского совета по энергоэффективной экономике.

Лучший способ гарантировать экономию от теплового насоса, вероятно, тесно сотрудничать с вашим подрядчиком о том, где его установить, а также когда и как использовать каждую часть топливной смеси вашего дома.

«Наша работа состоит в том, чтобы обучать (клиентов) правильному дизайну, правильным размерам, передовым методам установки», — сказал владелец Royal River Heat Pumps Скотт Либби на выставке в Южном Портленде. «Я всегда говорю людям, чтобы они использовали тепловой насос как можно больше. … Если вы начинаете мерзнуть, это может быть только на пару часов утром, когда температура снаружи самая низкая, так что, возможно, используйте ископаемое топливо, чтобы дать системе импульс утром, даже на час».

Состояние вашего дома является еще одним важным фактором, влияющим на производительность теплового насоса.

«Утепление — отличный инструмент. Нет необходимости заставлять работать тепловой насос… но тепловой насос будет работать лучше, если дом хорошо защищен от атмосферных воздействий», — сказал Стоддард из Efficiency Maine. «Когда у вас будут супер, супер холодные дни, вам не придется так много работать».

Необходимость, в идеале, в обновленной изоляции и герметизации воздуха в качестве предпосылок для тепловых насосов может помочь объяснить более медленный прогресс в их внедрении в дома с низким доходом. (Мы рассмотрим тепловые насосы как потенциальное преимущество для арендаторов позже в этой серии статей.)

«Я думаю, что многие дома, особенно те, которые (имеют право на скидки от) MaineHousing… требуют много обновлений, просто основных улучшений дома, чтобы перейти к следующему шагу», — сказала Ханна Пингри из Совета штата по климату.

Боб Муди живет в доме, о котором говорит Пингри, в Касл-Хилл, крошечном городке недалеко от Преск-Айла. Ветхая двухэтажная обшивка состоит из четырех этажей, расположенных на лесистом склоне холма. Муди вырос недалеко от дороги, и его семья построила это место в 1980-х годов с использованием гораздо более старых отходов с бывшей базы ВВС Лоринг в Карибу.

Дом Боба Муди в Касл-Хилл был построен из металлолома бывшей базы ВВС Лоринг в Карибу. Фото Энни Ропейк.

В снежный мартовский день Муди посетила небольшая команда из Программы действий округа Арустук, или ACAP. Среди них была его ближайшая соседка, менеджер энергетической и жилищной программы ACAP Мелисса Ранше. Она и ее коллеги были там для проведения энергетического аудита, предшествовавшего проектам по утеплению — все оплачивалось из государственных средств через MaineHousing.

«Утепление на высоте. Если тепло не улетает из дома, это сэкономит вам деньги», — сказал Ранше. «У нас здесь (в округе Арустук) зимы гораздо чаще, чем в остальной части штата Мэн, поэтому очень важно убедиться, что дома энергоэффективны — чтобы они не сжигали столько нефти, чтобы они не тратить столько денег на нефть».

Чиновники ACAP заявили, что при встрече с новыми клиентами они не отдают предпочтение какой-либо технологии, а вместо этого описывают варианты и преимущества — экономию, комфорт, меньший углеродный след. Все это обычно происходит после того, как кто-то вызвал помощь по обогреву или экстренную доставку топлива — или, в случае Moody’s, аварийный ремонт их отопительного оборудования.

Здоровье Муди вынудило его рано уйти на пенсию, и теперь он живет один с низким фиксированным доходом. Он и раньше получал энергетическую помощь и модернизацию от других программ штата и округа, но впервые позвонил в ACAP в конце прошлого года, когда его основной источник тепла, керосиновая печь, внезапно умерла. ACAP купила ему новую, более эффективную печь на жидком топливе, а затем записала его на проверку погодных условий.

«Если бы не помощь, у меня были бы серьезные проблемы», — сказал Грюм, заполняя документы за кухонным столом. Наклейка на стене провозглашала закон Мерфи: все, что может пойти не так, пойдет не так. «Мерфи очень сильно привязался ко мне, — засмеялся он.

Аудит ACAP агентства Moody’s включал в себя проверку двери вентилятора, которая сбрасывает давление в доме для выявления утечек воздуха. Они были видны на тепловизоре как холод, просачивающийся через оконные швы, электрические розетки, микротрещины в стенах и, самое главное, через неизолированную деревянную дверь, выходящую наружу, которая находилась дальше по коридору от новой печи Грюма, высасывая тепло из печи. остальная часть дома.

«У него примерно (всего) дыра размером один на два квадратных фута, которая широко открыта в доме», — сказал аудитор по энергетике Б. Дж. Эсти. «По сути, это эквивалент того, что окно открыто круглый год».

Тепловизор показывает утечку холодного воздуха через электрическую розетку и скрытые щели в гипсокартоне в доме Боба Муди в Касл-Хилл (слева) во время бесплатного энергетического аудита, который он получил от Программы действий округа Арустук. Фото Энни Ропейк.

Проверка показала, что утепление может сэкономить Муди 1230 долларов в год на нефти. Новые окна и двери помогли бы еще больше, но программа утепления не предлагает их, а список ожидания программы ACAP состоит из 900 человек. Вместо этого сотрудники посоветовали Муди попробовать федеральный вариант субсидий и ссуд на ремонт дома и пообещали помочь ему с формами.

Для людей, которые не получают модернизацию, финансируемую MaineHousing, Efficiency Maine   предлагает здоровые скидки на герметизацию и изоляцию, выполненную подрядчиками. Прошлой зимой также была добавлена ​​небольшая новая скидка на самостоятельную домашнюю герметизацию, такую ​​как полиэтиленовая пленка для окон, обертка для труб и герметик, срок действия которых уже истек.

Такие группы, как ACAP, также предлагают бесплатные тепловые насосы для жителей с низким доходом, используя фонды MaineHousing. Скидки подпитывают цель штата, где прогресс был медленным.

У Муди дома есть один вид теплового насоса, но это не тот тип, который обеспечивает подачу горячего воздуха — это нагреватель горячей воды на основе теплового насоса, который он получил бесплатно благодаря скидке от Efficiency Maine. Он любит экономию и удобство, которые он предоставляет.

Но он не думает, что воздушный тепловой насос — такой, который может заменить масляную печь — подойдет для его дома, в котором много маленьких комнат, разделенных по уровням. (Установщики часто рекомендуют по крайней мере один тепловой насос на этаж. ) Он также беспокоится о том, как тепловой насос повлияет на его счета за электроэнергию. Он знает, что не может позволить себе электрическое отопление плинтуса, поэтому его беспокоят очень холодные условия, когда эффективность теплового насоса падает примерно до этого уровня.

«Иногда посреди зимы становится так холодно, что можно просто купить электрический (плинтусный) обогреватель, — сказал он. «И я никак не могу позволить себе электрический обогреватель — даже на один месяц».

Вниз по дороге, в Касл-Хилл, недавно построенный дом Мелиссы Ранше был оснащен тремя тепловыми насосами, бойлером, работающим на древесных гранулах или жидком топливе, и пропановым камином. «Я думаю, что (тепловые насосы) прекрасны» для обогрева при температуре выше 20 и для летнего охлаждения, сказала она. «Они определенно компенсируют стоимость моей нефти».

Хотя не каждый дом готов к установке теплового насоса, может быть еще важнее, чтобы такие люди, как Муди, были подключены к этой системе энергетической безопасности в первую очередь. Это будет продолжать снижать его зависимость от нефти, предлагая растущие улучшения по мере изменения его дома и источников финансирования.

«В мире социальных услуг существует идея «нет неправильных дверей», и мы должны принять ее и для домашней энергии», — сказала директор по политике избирателей штата Мэн Кэтлин Мейл, сопредседатель Совета по климату штата. группа. «Нет никакой дистилляции и упрощения того, как люди живут в своих домах. Вы воспринимаете свой дом и ситуацию с отоплением в вашем доме не как точку данных, а как свою повседневную жизнь».

Для таких людей, как Мейл, есть несколько целей, работающих в тандеме — помочь жителям Мэйна уменьшить их зависимость от согревающих планету видов топлива, таких как печное топливо, помогая им снизить расходы на электроэнергию в домашних хозяйствах и жить с большим комфортом и удобством. Именно это имеют в виду защитники климата, когда говорят, что кризис является «пересекающимся» — он переплетается со здоровьем, расой, бедностью и многим другим.

Жонглирование этими проблемами может означать более постепенный прогресс в достижении целей по выбросам, но с научной точки зрения это намного лучше, чем ничего, сказал Иван Фернандес, профессор Института изменения климата Университета штата Мэн.

«Все, что мы делаем, каждый шаг, который мы делаем, имеет значение», — сказал Фернандес. «Я думаю, что нам нужно осуществить этот переход относительно быстро, осознавая, что он будет несовершенным, и сосредоточив значительную часть нашего внимания на реалистичном, основанном на данных, научном отслеживании того, где мы находимся, поэтому мы Не рассказывайте себе басни, которые не подтверждены наукой».

Чиновники говорят, что штат Мэн использовал этот вид науки для разработки подробных целей для таких вещей, как внедрение тепловых насосов, добавляя их к пути к двум самым важным целям, которые подписаны в законе штата — сокращение выбросов на 45% за 19 лет.90 уровней к 2030 году и 80% к 2050 году. 

«В конечном счете, атмосфера будет определять, насколько мы успешны. Это уже говорит нам о том, что во многих отношениях мы не очень успешны», — сказал Фернандес. «Но… я думаю, что мы гораздо лучше воспринимаем реальность».

Тщательная постановка этих целей и упорное стремление к их достижению не гарантируют справедливости — и в подходе государства все еще есть пробелы, по словам людей, работающих над распространением преимуществ перехода на энергию среди тех, кто может не иметь доступа к нему без посторонней помощи.

Партнерство по обеспечению устойчивости сообществ, или CRP, является государственной программой грантов для борьбы с изменением климата на уровне городов. Каждый проект начинается с местного опроса для определения приоритетов жителей из списка из 72 пунктов, который включает в себя все, от защиты от наводнений до энергоэффективности.

Должностные лица штата говорят, что CRP был разработан в первую очередь для наращивания потенциала городов по реагированию на изменение климата. Но защитники говорят, что им пришлось устранить существенный пробел в программе: она не будет покупать оборудование напрямую для отдельных лиц, чего люди часто хотят больше всего.

«Есть сообщества, которые действительно нуждаются в финансировании тепловых насосов сверх того, что предоставляет Efficiency Maine», — сказала Шэрон Кляйн, консультант по энергетике и профессор Университета штата Мэн, которая работает с племенами штата Мэн над их проектами CRP. «Потому что есть еще тот последний кусок, на который еще нужно вложить деньги, а у некоторых людей этих денег нет».

Для людей, чей доход недостаточно низок, чтобы претендовать на абсолютно бесплатный тепловой насос через MaineHousing, скидки Efficiency Maine будут покрывать 2000 долларов за первый блок и 400 долларов за второй. Люди с любым уровнем дохода могут получить от 400 до 1200 долларов за одну или две единицы жилья. Это может покрыть часть или всю стоимость типичного одиночного теплового насоса, но общие затраты на установку могут варьироваться от 4000 до более 10 000 долларов, в зависимости от сложности системы.

Начиная с этого налогового года Закон о снижении инфляции предлагает новые налоговые льготы в размере 30 % для тепловых насосов на сумму до 2 000 долларов США в год. IRA также предоставит дополнительные скидки на тепловые насосы и другие проекты по электрификации домов, но детали этих скидок все еще уточняются. Теоретически IRA позволяет штатам предлагать до 100% стоимости проекта до 8000 долларов для семей с низким доходом или 50% стоимости для семей со средним доходом, но государственные чиновники все еще решают, как именно этот ограниченный набор деньги будут использоваться и кто будет иметь право. Скидки не будут универсальными или неограниченными, сказал Стоддард из Efficiency Maine, но они должны принести пользу нескольким тысячам домов.

Аудитор по энергетике Б. Дж. Эсти из Программы действий округа Арустук делает записи во время проверки двери воздуходувки, которая проверяет дом на наличие утечек воздуха в Касл-Хилл. Фото Энни Ропейк. Дэн Уикс из ReVision Energy сказал, что увеличение доступности кредитов под низкие или беспроцентные проценты является еще одним приоритетом для тех, кто хочет, чтобы больше людей перешли с жидкого топлива на эффективное электрическое отопление. IRA поможет Мэну расширить свой Green Bank в следующем году или около того, чтобы «начать предлагать финансирование людям с особенно низкими доходами и людям с плохой кредитной историей», сказал Уикс.

Но налоговые льготы и дешевые кредиты по-прежнему являются отсроченными способами помочь людям снизить расходы на топливо и покрыть оставшиеся расходы на тепловые насосы. Координатор Downeast CRP Таня Ручоски, которая работает над устойчивостью сообщества в Экономическом совете округа Санрайз округа Вашингтон, сказала, что многие семьи просто не могут позволить себе такой переход.

«Людям нужно совсем немного стартового капитала», — сказала она. Без дополнительной поддержки «он блокирует людей, которые потенциально нуждаются в нем больше всего».

Аткинсон, научный сотрудник Института острова, сказал, что Истпорт нашел творческий способ предложить прямое финансирование в рамках ограничений своего гранта CRP. Люди, участвующие в городской программе обучения энергетике Weatherize Eastport, могут получить еще 2000 долларов на установку теплового насоса.

«Они соглашаются стать чуть ли не послами этой программы. Один из способов сделать это — поработать какое-то время волонтером», — сказал Аткинсон. «Город компенсирует этим жителям время, проведенное в этом партнерстве, а не говорит, что мы просто дадим вам средства на X, Y и Z».

Решения, подобные этому, являются ключом к обеспечению справедливого роста этих инструментов для отказа от нефти, сказал Рукоски, помогая большему количеству людей присоединиться к переходу и распространять информацию о его преимуществах.

«Специально для мейнеров — они такие соленые и умные. Они такие: «В чем подвох?» Так что я не думаю, что можно обойти этот труд», — сказал Рукоски. «Чем больше людей имеют успешный опыт в этом, тем больше мне не нужно быть тем, кто говорит это… и это может быть похоже на Боба в будущем. И так это строится — но на это уходит много времени, когда все знают, что именно так это и делается. На это уйдут годы».

Исправление: из-за ошибок в отчетах в более ранней версии этой статьи были искажены налоговые льготы для тепловых насосов и других проектов по энергосбережению в домах, которые доступны в соответствии с Законом о снижении инфляции.