我们大多数生活在北半球的人都面临着一个根本问题:我们想要减少碳排放,但我们也需要为房屋供暖。
好消息是有一种方法可以通过创建热网络来实现这两点。热网络是一个绝缘的地下管道系统,利用清洁能源(包括核反应堆)产生的热量直接将热量分配给家庭和其他建筑物。
消费者将直接从公用事业公司获得热量,而不是使用自己的熔炉、锅炉、壁炉或电动底板加热器来为建筑物供暖。
随着加拿大扩大核能供应并在此过程中产生更多热量,尤其是预计在未来十年内开始投入使用的小型模块化反应堆,这一机会将会不断增长。
扩大
在麦克马斯特大学、玻尔兹曼研究所和加拿大核协会专家的帮助下,我们的研究合作编写了一份立场文件,介绍了在加拿大各地建立大规模热力网络的案例,其中核电厂可能提供多达一半的电力的热量。
使用非核来源热量的类似技术已经在加拿大以区域能源系统的形式成为现实。
多伦多、汉密尔顿、温哥华和麦克马斯特大学等大学校园的许多建筑都配有热水或蒸汽中央供热装置,使用专门制造的热量并通过管道输送到整个校园。更重要的是,加拿大在区域供冷网络方面已经处于世界领先地位。
美国的13个州正在实施热网络实用模型。在欧洲,有6700万人享受来自热网和区域供热系统的供暖,这些供暖系统由多种来源提供,对碳的依赖越来越少。
这个想法正在流行,是时候扩大规模了。
余热
多达70%的加拿大人生活在可以通过热网供暖的社区中。这些网络将提供热水,为建筑物供暖,就像家用散热器分配热量一样,但公共规模要大得多。
此类系统能够通过埋地管道有效地将热量输送到家庭、学校、医院、办公楼、购物中心和其他建筑物,大大减少对电力和取暖燃料的需求,并为电网腾出空间来满足电力公司不断增长的电力需求。车辆充电器和热泵。
加拿大绿色建筑委员会制作的多伦多深湖水冷却系统基本原理概述。热网络将像网络水管一样传输热能,不同之处在于它们将通过共享系统将热量从生产者转移到消费者。
这个机会最吸引人的方面之一是大部分所需的热量已经可用并且未被使用。来自核电站等主要来源的热量可以传输至100公里以外的需要的地方。
魁北克省、阿尔伯塔省、萨斯喀彻温省和新不伦瑞克省都在考虑建造新的或重新启动现有的反应堆。加上现有的反应堆,加拿大的大部分人口将落在这个范围内。
就反应堆而言,热网络可以共享其有用的剩余热量,而不是像今天通常所做的那样将其释放到环境中。用于盘管的水会收集热量,但不会与核材料接触,也不会受到任何污染。
最近,联合国气候变化大会第28届缔约方大会(COP28)联合宣布,到2050年将核能容量增加两倍,这意味着大型反应堆将产生更多的热量,例如安大略省提议的新核电站,这可以为大多伦多地区的家庭提供温暖。
小型模块化反应堆预计将广泛投产,作为当地燃料燃烧电力的替代品,可以在当地提供热量,同时还可以从本来会被浪费的热量中获得收入。
另外,餐馆、商业和工业过程中的余热、太阳能或地热能加热的水或干燥生物质的燃烧也可以起到完全相同的作用,几乎不会产生温室气体排放。
为变革提供资金
尽管我们对热力网络的兴趣不断增长,但对创建大型公共系统成本的担忧抑制了在这里实施它们的热情。
当然,为每个城市家庭铺设新管道的挑战是艰巨的,但这不一定是障碍。不久前,水、电和天然气也没有直接输送到家庭和其他建筑物。
这些公共和私人公用事业的管理者开发了有效的部署方法,平衡了数十年来基础设施的成本,并将融资成本纳入客户的账单中。所有这些技术都可以帮助建立加拿大各地的热力网络。
天然气在20世纪50年代才开始在加拿大普及,埋地管道网络在1980年代延伸到该国人口最多的地区。在此之前,人们通过运输石油、煤炭或木材,或者使用燃煤发电厂的电力——所有这些都是温室气体的重要来源。
这种转变使供暖变得更便宜、更清洁。它使我们的碳排放量减少了一半。这需要付出巨大的努力,但它发生了,而且还可能再次发生。
热网络提供了一个机会,可以从自然资源中收集热量,或者将这些热量浪费掉,并将其用于使加拿大人保持温暖的重要目的,同时帮助减少碳排放。