能源短缺:英国建筑脱碳的挑战

去年2月(2022年)，欧洲处于战争的边缘。两个月前，随着俄罗斯军队在乌克兰东部边境集结，英国的天然气价格创下历史新高，首次突破每温升450便士。3月7日^th2022年，在普京的“特别行动”开始大约两周后，价格飙升至近540便士，英国正面临重大的能源危机。

当乌克兰继续忍受着难以置信的痛苦时，整个欧洲都受到了战争的影响，英国尤其容易受到俄罗斯天然气供应武器化的影响。天然气约占发电量的40%，占家庭供暖的85%，这导致英国能源价格随着批发市场的波动而飙升。对一些消费者来说，账单在过去12个月里上涨了300%——即使实行了价格上限——许多企业正被挤出市场。

大多数倡议都是不成熟的想法，没有适当的财政支持。此外，该部门在发展技能方面缺乏重点或支持，这也破坏了努力

萨尔瓦多·阿查博士-伦敦帝国理工学院

这在很大程度上是我们无法控制的，地缘政治事件和冷酷的市场经济结合在一起，让大众感到痛苦。然而，英国的住宅供暖几乎完全依赖天然气，而该国建筑存量的状况进一步加剧了这一状况。英国大部分建筑的隔热性能很差，而且需要大量能源供暖。随着天然气价格飙升，英国通风不良的家庭陷入了能源贫困。我们可以把责任归咎于普京，但目前的局面也是政策失败的结果。

伦敦帝国理工学院化学工程系的萨尔瓦多·阿查博士在接受《工程师》杂志采访时表示:“保守党未能通过政策和资金适当地支持英国建筑的脱碳。”

“大多数倡议都是不成熟的想法，没有适当的资金支持。此外，该部门在发展技能方面缺乏关注或支持，这也破坏了努力。”

阿查博士是一份新报告的主要作者，该报告强调了英国的缺点，以及其大陆邻国实施的一些成功政策。建筑脱碳:来自欧洲各地的见解，关注英国面临的四个关键挑战:1)提高效率标准，2)脱碳热量，3)能源改造，4)培养技能和培训。根据阿查博士的说法，要实现净零排放的目标，需要所有四个方面都到位，每个领域的经验教训都可以从欧洲不同国家借鉴。

他说:“德国KfW节能屋标准已经运行了超过15年，告知建筑存量的逐步改进进展，这有助于识别落后的物业和需要升级的物业。”“我们认为这样的标准可以在英国成功应用。”

德国开发银行KfW根据德国新住宅建筑标准对住宅进行了评级。KfW 100级别的建筑能耗相当于标准新建建筑的100%，而KfW 55级别的建筑能耗仅为55%。

该计划还包括赠款和贷款，使业主能够提高他们的效率评级，支持德国住房库存的逐步脱碳。据估计，在运行的前10年里，KfW标准每年减少了830万吨二氧化碳排放。相比之下，英国离这一速度还有很长的路要走。

阿查博士说:“研究显示，英国2860万户家庭是欧洲能源效率最低的家庭之一，散热速度是欧洲大陆的三倍，这让人们更穷、更冷。”

“节能住房和物业在许多代人都不是建筑行业的优先事项。争论的焦点是改善建筑质量会大幅增加成本。对于一个房价已经非常昂贵的市场来说，这可能会让很多人掉队。”

短视和政策失败意味着，英国不仅老化的住房存量在能效方面落后，而且新建建筑往往甚至达不到净零标准。根据英国政府环境审计委员会的说法，目前用于评估建筑物的现有能源绩效证书(EPC)计划并不适用，这主要是由于确定评级的标准评估程序(SAP)存在缺陷。采用更全面的kfw式的能源效率标准应该是任何严肃的脱碳计划的基石。

阿查说:“我建议政府与CIBSE(英国建筑服务工程师特许学会)和学术界等组织保持联系，以最大限度地利用数字技术来监测和基准测试英国相当大一部分房屋存量。”

“这将使我们能够跟踪各种类型的物业的进展，并设计适合每种物业类型的EPC标准，从而更好地了解每座建筑如何逐步改进。这一努力将使我们能够为广泛的物业开发定制的EPC标准和性能指标。”

EPC标准几乎肯定需要重新思考，但这只是阻碍英国国内脱碳努力的一个因素。例如，根据Acha的说法，在过去10年里，由于政府奖励措施的取消，房屋改造实际上已经放缓。

在建筑改造从未如此重要的时候，英国一直在放弃鼓励房主和房东投资必要的工作的政策。在标准和测量方面，帝国理工学院的报告可以借鉴国外的例子。论文中强调的最成功的改造政策之一是意大利的超级奖金计划。该计划于2020年7月推出，旨在抵御新冠疫情带来的经济逆风，为房主提供高达110%的税收抵免，用于符合条件的能源翻新成本。截至2022年3月，该计划已批准超过12.2万份申请，提供了价值约210亿欧元的支持，并在建筑行业创造了15万个新就业岗位。

阿查说:“意大利的超级奖金计划非常成功。”“在英国，我们认为这样的政策将帮助家庭提高生活质量和财产价值，同时在衰退即将来临之际促进就业增长。此外，法国的Rénov公共装修服务项目值得强调，因为这是一项免费的独立公共服务，为希望翻修房产的房主提供支持。”

2022年11月，随着冬季停电的临近，英国政府终于宣布了新的改造行动。这项价值10亿英镑的ECO+计划将于2023年至2026年春季实施，目标是EPC评级为D或更低的房屋。成功申请的家庭有望获得约1500英镑的资助，也许足够支付阁楼或屋顶隔热房的费用，这通常是效率低下的家庭最容易获得的东西。尽管阿查和他在帝国理工学院的同事们对这一宣布表示欢迎，但他认为这对所需的东西几乎没有什么影响。

他说:“为了让建筑行业朝着正确的方向发展，我建议拨款500亿英镑，启动全国范围内的建筑改造工作。”“这将有助于加强劳动力和供应链，让企业相信我们将长期致力于此。”

考虑到英国在2022年10月宣布的两年能源价格冻结计划的初步估计在700亿英镑至1400亿英镑之间，500亿英镑的全面国家改造计划开始看起来不那么离谱。这些支出不仅会刺激整个建筑行业的巨大增长，而且翻修还会为人们的房屋增值，降低账单，而不是支撑能源公司的底线。

其结果将减少整个冬季的能源需求和排放，同时还可以防止夏季极端温度的热浪。在这方面，隔热应该是最优先的政策，当涉及到改造时，可以这么说，先马后车。为热量脱碳同样重要，但对许多英国家庭来说，这只有在进行结构改造后才有可能实现。

Acha说:“改善建筑质量可以显著降低需求，从而降低能源成本，增强国家的能源安全。”“然而，安装热泵主要影响碳减排工作，但如果建筑质量较差，能源使用和成本不会显著下降。”

实际上，翻新和热脱碳必须在可能的情况下同时进行。家用热泵已经在发挥作用，尽管规模相对较小，而且前期成本超出了大多数人的能力，即使考虑到英国可获得的5000英镑拨款。对于人口稠密的地区，热网或区域供暖可以大规模提供低碳热量，迅速使整个社区摆脱对化石燃料的依赖。

Vattenfall Heat UK成立于大约4年前，是瑞典国有电力公司Vattenfall的子公司。Vattenfall的资产遍及北欧大部分地区。除了现有的核能和化石燃料发电，Vattenfall自身的脱碳努力已经扩展到风能和其他可再生能源。母公司也是欧洲最大的供热零售商，其区域供热网络已在柏林、阿姆斯特丹和乌普萨拉设立。现在，该公司将目光投向了英国市场。

Vattenfall heat英国公司的临时总经理斯图尔特·埃里森说:“目前，我们在德国、荷兰和瑞典的供热网络上有大约200万客户。”“我们相信这是一个市场，英国现在正在认真对待热量的脱碳。”

在撰写本文时，艾莉森刚刚参加了布里斯托尔市议会和美国能源服务公司Ameresco领导的一个期待已久的合作项目布里斯托尔市Leap的签约仪式，Vattenfall Heat UK是一个关键的分包商。这项为期20年的项目的第一阶段旨在最快在2030年实现城市脱碳，将扩大布里斯托尔的热网，安装数百兆瓦的新低碳发电设备，以及广泛的建筑改造计划，以提高能源效率。

“全国还没有一个城市尝试过这样做，”艾利森说。“布里斯托尔在向前发展方面真的雄心勃勃，试图做一些新的事情。”

Vattenfall将带头供暖，目前的计划是修建一条20公里长的管道，将位于埃文茅斯的焚化炉的余热输送到布里斯托尔市中心。现有的两个热网将与另外六个新的热网相结合，覆盖市中心的大片区域。铺设管道的工程工作和破坏将是重大的，但一旦就位，这些资产将为几代人提供低碳供暖。

“一旦它们被埋在地下，它们的寿命就会很长，”艾莉森说。“你可以看看Vattenfall在柏林运营的网络。其中一些已经有100多年的历史了。他们经历了两次世界大战，经历了柏林的分裂，还有这一切，但他们仍然坐在那里喘着气。”

合作伙伴将并行工作，目标是他们所说的前所未有的、迅速的全市范围的脱碳，可以作为英国和其他地方的其他城市的模板。Vattenfall专注于供热，Ameresco将关注布里斯托尔的建筑环境，指导能源效率和改造工作，使区域供热网络有效运行。

“这是我们需要对建筑进行分类的联合方法的一部分，”Allison继续说道。“对于我们的网络来说，连接到一个供暖系统有效工作的高效建筑中，这使我们的网络更高效……我们不喜欢将建筑物中的工作与网络中的工作分开。”你必须把它看作一个系统。”

然而，人们对使用焚烧包括塑料在内的生活垃圾的焚烧炉产生的热量是否环保提出了质疑。该电厂的运营商正在探索碳捕获和储存(CCS)的潜力，但目前这些计划只不过是一个白日梦。对于Vattenfall来说，利用焚化炉的余热至少可以抵消工厂对环境的部分破坏，尽管其他热源也可能被用于为网络供电，包括该地区废弃的煤矿。

“我们所经历的过程是，我们看看废热的来源在哪里，我们可以插入和捕获，”艾莉森说。“所以那些(埃文茅斯)工厂已经在运行和存在。热量只是为了鸟儿从烟囱里冒出来。我们的观点是，我们可以抓住这一点，利用那些原本是浪费的资源。

“我们还可以在城市中利用其他废热来源，比如在工业中，在水处理厂中，在下水道中，在河流中。这些都是可以用来提高热泵效率的来源。”

如果布里斯托尔城的Leap项目成功了，那么该项目将真正具有变革性，在几年内使整个城市脱碳。它也有能力成为其他城市的蓝图，展示出只要有正确的雄心、投资和工程常识，就能实现什么。根据Allison的说法，英国即将出台的能源法案将提供额外的刺激，允许地方当局将某些地区划分为热网的首选区域，这将消除围绕脱碳战略的一些现有不确定性。

他说:“这对市场来说将是一件大事，因为它应该允许我们更快地把这些东西埋在地下，对碳排放产生更大的影响。”“当这一切真的过去时，会有更多的城市来寻找布里斯托尔这样的房子。”