2023年，紐約開了第一槍，規範大多數的新建築禁止使用天然氣。此舉也讓地源熱泵（Geothermal Heat Pumps）迎來商機。今年6月，美國麻州弗雷明漢市市長為全美第一個地源熱泵示範計畫剪綵。地源熱泵系統善用地底終年穩定的溫度，為建築物提供更環保的冷暖空調。不過在計畫初期，仍面臨安裝成本高等問題。
美國麻州弗雷明漢城市為美國地源熱泵的示範街區，圖為將連接地源熱泵的街道。圖片來源：HEET
隨著全球氣候變遷，無論是在酷暑開冷氣，還是在寒冬開暖氣，收到帳單的那一刻，不免大吃一驚，可是在地底深處，全年都保持在12°C左右，若可以善用地源熱泵，一年四季，室內都能維持舒適的氣溫。
地源熱泵取代天然氣管線 冬夏兩用又節能減碳
據《Grist》報導，美國麻州弗雷明漢（Framingham）啟動了全美首個地源熱泵示範街區計畫，把地底的天然氣管線換成地源熱泵的調節管線，橫跨共31棟民宅和五棟商業建築，冬夏兩用，又節能環保。雖然這項技術並不新鮮，但這是天然氣公司第一次利用這項技術。不僅提供了另一種商業模式的選擇，對電力公司來說，這也是去碳化的大好機會，可望加速邁向淨零排放目標。
地源熱泵系統是利用地底穩定的溫度，進行能量交換。據《WBUR》報導，電力公司Eversource Energy位於麻州的計畫案，深入地下182至213公尺，總共要鑽88個孔。Eversource清潔技術部門經理伯斯沃茲（Eric Bosworth）表示，基本上就是一系列的管道和孔洞，在社區內移轉熱能。他進一步補充，這就像在鑽水井，唯一只差在他們是斜角鑽孔。
《Grist》指出，地源熱泵系統的媒介是液體，由防凍劑丙二醇跟水混合而成，該溶液會吸收地源熱能量，循環至建築物內部，夏季將室內的熱量導入水中，降低室內的氣溫，冬季從水中提取熱量，提升室內的氣溫。
地源熱泵系統利用地底穩定的溫度，進行能量交換。照片來源：City of Framingham, MA
地源熱泵系統的潛在優勢：高能效、降低碳排
據《Grist》報導，地源熱泵系統網絡的「性能係數」（COP）為6，亦即每投入1個單位的能量，可得到6個單位的熱量。相比之下，燃氣暖爐的COP小於1，可見地源熱泵的能效明顯比較高。美國能源部的數據顯示，建築物的排放量相當驚人，大約占美國總排放量的三分之一，而使用地源熱泵系統可大幅減少建築物的碳排放。
據《Canary Media》報導，美國建築物正逐步從化石燃料轉為用電力取暖和降溫，但隨著燃料成本上升，電費帳單也可能讓消費者越來越吃不消。美國能源部估計，如果在全美廣泛應用地源熱泵系統，可大幅減少電力需求，降低用戶的電費。
施作成本高昂，電力公司獨力負擔吃不消
Eversource位於弗雷明漢小鎮的地源熱泵，預算大約是1800萬美元，管線將貫穿街區內的主要道路，連接36棟住宅和商業建築。據《Grist》報導，長期來看，將維護老舊天然氣管線的經費轉為投資較環保的熱泵，可能更具經濟效益。然而，對於一套新推出的系統來說，未來用戶收到的帳單會有什麼變化還很難說。
事實上，地源熱泵網絡系統的構想最初來自約五、六年前，非營利氣候解決方案孵化器HEET labs向各大電力公司的遊說。據《CBC》報導，地源熱泵系統與天然氣的基礎設施相似，皆要埋管道和分配系統。只不過，熱泵系統利用地底熱源的能量，而非天然氣，更加環保。
然而，系統初期安裝成本較高，若完全由電力公司吸收有些吃不消，電力公司也考慮讓住戶承擔部分成本；同時，為了讓客戶參與該專案，Eversource提供特別優惠，以加速普及和應用。據《Canary Media》報導，在當地開設廚浴設備公司的理查（Gina Richard），也有參與Eversource的示範計畫，她表示願意負擔一部分的升級成本，因為她自己的系統在未來五年左右就不能再使用，對她來說，這是雙贏的局面。如果有機會節省電費，就算要花錢做系統升級，她也願意負擔。
美國麻州啟動了全美第一個地源熱泵示範計畫。照片來源：擷取自麻州能源暨環境事務執行辦公室 Facebook
法規阻礙、地形限制 地源熱泵仍考驗重重
2023年，紐約率先開了第一槍，在大多數新建築禁止使用天然氣。地源熱泵系統看似迎來商機。不過，《WBUR》報導，並非所有地區都適合這種系統，例如農村社區或地底有永凍土的地區，恐怕不適合施作大規模地源熱泵系統。
《Canary Media》也指出，目前的法規仍未與時俱進，在美國許多地區仍要求公用事業公司提供天然氣服務，讓他們難以轉型。然而，隨著更多試驗計畫順利完成，監管機構有可能放寬這些限制，目前除了麻州、紐約州，科羅拉多州、馬里蘭州、明尼蘇達州、佛蒙特州和華盛頓州也透過修法，來鼓勵裝設地源熱泵系統。
地源熱泵系統有莫大的發展潛力，雖然初期安裝成本比較高，但長期下來的安全和環保效益不容小覷。如果電力公司、政府和消費者可以齊力推展，可望為各國加速實現淨零排放目標，並且為用戶營造終年舒適的生活環境。
參考資料
- Grist（2024年6月27日），The secret to decarbonizing buildings might be right beneath your feet
- CanaryMedia（2024年6月4日），Massachusetts kicks off first pilot to shift gas utilities to clean heat
- 波士頓公共廣播電台（2024年3月8日），A project in Mass. tests a future for gas utilities without fossil fuels
- CBC（2024年2月8日），This gas utility will heat customers' homes without gas
※本文轉載自《低碳生活部落格》，內容由台達電子文教基金會及台灣環境資訊協會共同企劃。原文標題：〈恆溫12°C的秘訣 美國首個地源熱泵示範計畫粉墨登場〉，文：謝明珊
