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Nov 29, 2023

거대한 열 펌프가 도시를 따뜻하게 한다

또 한파가 닥쳐 영국 남서부의 콘월 들판이 얼어붙었습니다.

또 한파가 몰아쳐 영국 남서부의 콘월 들판이 눈으로 뒤덮였습니다. 그러나 바람이 부는 길 아래 Ceri Simmons의 집은 매우 따뜻합니다. 그녀의 거실은 매달린 식물들로 가득한 정글이고, 부엌을 통해 나무가 늘어선 스튜디오가 살짝 보이면 시몬스의 공중 요가 교사로서의 직업이 드러납니다. "따뜻한 집을 갖는 것은 나에게 사랑스러울 뿐만 아니라 고객에게도 중요합니다"라고 그녀는 말합니다.

Simmons 가족이 살고 있는 영국 본토의 가장 남서쪽 끝에 가까운 Stithians의 외딴 마을은 난방 탈탄소화 경쟁에서 예상치 못한 개척지가 되었습니다. 이는 전 세계적으로 필요한 급속한 규모 확대의 핵심이 될 수 있는 저탄소 난방에 대한 새로운 접근 방식을 시험하고 있습니다.

이 프로젝트는 개별 주택 소유자가 직면한 장애물을 축소하고 거리, 마을 및 도시 전체에 대규모로 제공할 수 있는 열 펌프 시스템을 설계합니다. 이를 통해 열 시스템을 빠르고 효과적으로 탈탄소화하는 방법을 숙고하는 전 세계 도시 공간에 모델을 제공할 수 있습니다.

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오늘날 영국에서는 74%의 사람들이 가스 보일러를 사용하여 집을 난방하고 있으며, 대부분 전기 히터와 석유가 나머지를 구성하고 있습니다. 이로 인해 난방 부문은 영국 온실가스 배출량의 3분의 1을 차지하게 되었습니다. 이는 모든 휘발유 및 디젤 자동차의 배출량과 맞먹습니다. 난방의 약 절반이 가스에서 나오는 미국에서도 비슷한 값이 나타납니다.

지구 온난화를 제한하려면 급격한 변화가 필요하며, 이는 많은 곳에서 더 많은 열 펌프를 설치하는 것을 의미합니다. 영국 정부의 기후 자문 기관에 따르면 2030년까지 영국 건물의 약 4분의 1이 이를 이용해 난방을 해야 하며, 2050년에는 52%까지 증가할 것으로 예상됩니다. 또한 전기 난방은 미국의 건물 탈탄소화에도 핵심이 될 것이라고 컬럼비아 대학교 글로벌 에너지 정책 센터에서 연구. 샌프란시스코의 한 연구에서는 열 펌프를 배출 감소에 대한 "가장 영향력 있는 단일 수단"으로 언급했습니다.

열 펌프는 연료를 태우는 대신 공기, 땅 또는 물에 이미 존재하는 열 에너지를 집중시켜 건물의 파이프와 라디에이터를 통해 펌핑합니다.

직접 전기 히터의 경우 1kW, 가스 보일러의 경우 0.9kW와 달리 1kW의 전기를 3~5kW의 열로 변환하여 놀라운 효율성으로 이 작업을 수행합니다. 이는 실질적으로 "자유로운 열"을 제공한다는 것을 의미한다고 Lott는 말합니다. 그러나 모든 난방 시스템과 마찬가지로 효율성은 건물이 얼마나 잘 단열되어 열 손실을 최소화하는지에 따라 달라집니다.

전력 공급원이 재생 가능한 경우 열 펌프 자체는 탄소를 배출하지 않습니다. 영국에서는 국가 전력망에 공급되는 전력의 거의 절반이 재생 가능 에너지원에서 나오는데 비해 미국에서는 20%입니다. 두 나라 모두 이 비율의 급격한 증가를 목표로 하고 있습니다.

집 밖에서 보이는 Ceri Simmons의 열 펌프는 이제 거리 아래의 파이프 네트워크에서 모든 열과 온수를 공급합니다(제공: Evie Townend)

Stithians의 Heat the Streets 프로젝트는 지열 열 펌프의 작동 방식에 대한 완전히 새로운 템플릿을 제공합니다.

지열원 열펌프는 공기열원 열펌프보다 더 효율적입니다. 이는 땅의 온도가 일정하기 때문입니다. 대부분의 지열원 열 펌프에는 지면에 60~200m(200~650피트) 깊이의 값비싼 시추공을 뚫어야 하는 수직 배관이 있습니다. 또는 지면에서 훨씬 더 얕은 수평 루프를 사용할 수 있지만 특히 도시에서는 대부분의 사람들이 가지고 있지 않은 넓은 표면적이 필요합니다.

게다가 열 펌프 설치는 개인 주택 소유자의 책임이 되는 경향이 있습니다. 영국의 보일러 업그레이드 계획 및 Biden의 인플레이션 감소법에 따른 미국 연방 세금 공제와 같은 인센티브에도 불구하고 광범위한 출시에는 상당한 장벽이 남아 있습니다. 기술에 대한 이해와 인식이 부족하여 막대한 초기 비용과 소수의 숙련된 설치 인력으로 인해 주택 소유자가 변경을 하지 못하는 경우가 많습니다. 건축도 장벽이 될 수 있습니다. 주택에는 열 펌프를 설치할 만큼 충분한 야외 공간이 필요하지만 아파트와 밀집된 도시 환경에는 분명히 부족한 부분이 있습니다.