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【世界聚看点】热泵为何火爆？

来源：能源新媒 时间： 2023-06-13 08:53:29

建筑行业的减排一直是德国能源转型的盲点。以天然气或石油为动力的供暖系统仍然是该国家庭的常态。据统计，德国80%以上的供暖需求都是通过化石燃料来满足的。


(资料图片仅供参考)

2050年德国的房屋将如何取暖？德国希望到2050年将二氧化碳排放量在1990年的基础上减少80％至95％。为了实现这一目标，德国将不能再使用石油和天然气等能源。该目标意味着德国4000万户家庭中的绝大多数，必须在20年内将供暖系统转向气候友好型供暖。

近两年来，欧洲各国都在积极部署热泵，他们将热泵视为供热系统转型的主要支柱。欧盟委员会在其去年5月公布的“REpowerEU”计划中，明确要求将当前的热泵部署速度提高一倍，未来五年累计安装达到1000万台。

同样看好热泵的还有马斯克。在3月举行的特斯拉投资者日上，马斯克揭晓了万众期待的宏图计划三，向世界描绘了完全可持续之路。除了大家较为熟悉的光伏、储能、电动车和氢能，马斯克重点介绍了热泵这项不为大众所熟知的技术。在马斯克提到的5个步骤中，第三步“22%”，就是指让家庭、企业、工业供热（制冷），从空调暖气等都转向热泵，这样能有效地节省能源，减少22%化石燃料的使用。

“热泵可以将房屋外部的能量传递到房屋内部，这将为建筑物供暖减少3倍能耗。”马斯克说。在马斯克看来，热泵的减碳潜力将超过电动车，将在未来地球的可持续性能源经济发展中占据重要地位。他表示尽管特斯拉暂时没有热泵相关产品，但未来或许会生产家用热泵向市场销售。

俄乌冲突发生以来，欧洲主要国家面临越来越严重的俄气“断供”局面。与此同时欧洲国家也在加快能源结构转型，希望摆脱对俄罗斯的能源依赖。在此背景下，加快推广热泵取代天然气供暖不仅是缓解冬季取暖的需要，更是中长期内欧洲加快能源结构转型的重要一环。

为什么是热泵？

热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是全世界倍受关注的新能源技术。它不同于人们所熟悉的可以提高位能的机械设备——“泵”；热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。以空气源热泵为例，相较于其他取暖方式，空气源热泵的一次能源耗能仅为电锅炉的27%、燃煤锅炉的49%、燃气锅炉的59%。

热泵被认为是传统供暖系统（如燃气或燃油加热）的一种气候友好型替代方案，它的热效率通常可达300%-400%以上，即消耗1度电可以搬运3-4倍以上的热能。热泵依靠电力运行，如果电力是由可再生能源产生的，那么供暖系统实际上是气候中性的。

热泵就像倒置的冰箱。它们从环境中吸收热量来加热房屋和水，并且仅使用燃气锅炉四分之一的能量。热泵可以使用清洁电力，且供热效率更高，因此德国政府希望将热泵提升为第一大供热系统，并计划2024年起每年新装50万台热泵，到2030年市场保有量达到600万台。

使用化石燃料运行的锅炉是欧盟高度依赖天然气的主要原因，也是建筑物在脱碳方面偏离正轨的主要原因。根据欧洲热泵协会公布的数据，欧洲热泵市场在2022年打破了新纪录，销售了大约300万台，增长近38%。研究表明，如果欧盟到2030年再安装6000万台热泵的目标得以实现，那么2022年至2030年间建筑物的天然气需求将下降40%。

尽管热泵已被证明了高效，但它们的大规模部署却滞后了。

推广的下一步

截至去年底，德国已安装了120万台热泵，其中大部分安装在新建建筑中。但德国1900万座住宅建筑中有一半使用天然气供暖，四分之一使用石油供暖。

据智库Agora Energiewende称，建筑行业约占德国温室气体排放量的15%。德国政府希望到2045年使建筑行业实现气候中和。4月下旬，德国联邦政府通过了有争议的《建筑能源法》(GEG)修正案。根据政府的规划，从2024年起，新安装的供暖系统必须使用65%的可再生能源运行，从2045年起，绝对不能再使用化石燃料供暖。为此，必须大幅扩大可再生能源的配额并提高能源效率。

尽管热泵能够大幅度降低能源使用费用，但其购置成本相比传统供暖设备（如锅炉、电暖器等）较高，是阻碍用户购买热泵的原因之一。

热泵的初始投资成本却远远高于传统供暖系统，安装热泵通常至少是传统供暖系统的两倍，通常要花费2万多欧元。

因而为了大范围推广热泵，根据新的GEG，所有使用可再生能源的供暖系统将获得统一的基本补贴，德国联邦经济和出口管制办公室(BAFA)提供的补贴占投资成本的30%。所有可再生供暖系统均获得资助：电热泵、直接电加热、混合供暖、基于太阳能热能的供暖以及与供热网络的连接，补贴不支持油气加热系统。

但即使有补贴，单户住宅的热泵系统成本约为1.7万欧元。而老房子往往也需要翻新，比如隔热和新门窗。改造越复杂，转向能源效率和可再生能源的成本就越高——可能超过10万欧元，而一套燃气供暖系统的成本价仅为1万欧元。

不过效率更高，而且德国的供暖价格不断上涨，长远来看，热泵的运营成本远低于传统系统。

在德国，许多电力供应商为热泵提供折扣，因为它们可以在需要时帮助稳定电网，并且主要在夜间运行，此时电力需求较低，有助于电网平衡。

根据价格比较网站Verivox的分析，为热泵降低电价的合同迅速增加，目前它们在德国的运营成本比燃气供暖低三分之一。新的热泵电力合同已降至平均26.78美分/千瓦时。一栋平均消耗2万千瓦时天然气的单户住宅目前每年支付约2100欧元，而高效热泵（年性能系数为4）的电力成本目前为1451欧元，使用效率较低的热泵（性能系数2.7），供暖成本也与当前价格大致相同。

安装热泵在技术上与安装燃气或燃油加热系统截然不同。它们不仅需要更长的安装时间，还需要持续培训才能跟上技术发展。热泵的交货时间也很长，而且由于需求量大，各种零件不再容易获得。

“过去，装配工会开车到批发商那里购买零件，然后将它们带到现场并进行安装。今天，我们必须订购所有东西并将零件存放在现场，当一切就绪，我才会打电话给客户，让他们预约安装。”一位柏林的热泵工程师说。他认为，德国政府计划从2024年起每年安装50万台热泵是不现实的，因为德国缺乏专业公司和技术工人。

据德国卫生、供暖和空调协会估计，目前德国缺少约6万名热泵相关的技术工人。德国联邦电气和信息技术行业协会（ZVEH）同样认为，联邦政府能够实现其目标，然而必须同时做出几项改进，除了企业需要增加熟练劳动力、提高数字化水平之外，还应由联邦政府提供更多的激励措施，特别是在应对高电价和补贴下降方面。

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