熱泵替代方案？何時考慮為家庭安裝蓄熱電池 - 彭博社

插圖：Petra Péterffy為彭博綠色頻道繪製

當米歇爾·麥克萊門茨考慮更換她那台用了近二十年的燃油鍋爐時，熱泵似乎是個顯而易見的選擇。

她迫切希望讓自己位於英格蘭鄉村的四居室住宅更加環保，因此新燃油鍋爐根本不在考慮範圍內。她也知道如果選擇熱泵，可以獲得7500英鎊（9700美元）的政府補貼。

但當她聘請承包商規劃改造方案時，發現安裝熱泵需要對她家的管道系統和散熱器進行昂貴的改造——前提是能先在房屋與籬笆間的狹窄空間裏找到放置熱泵外機的位置。她考察了兩三種其他類型的電供暖設備，但對這些選項都不滿意。

經過更多網上搜索後，她終於找到適合自己情況的綠色設備：蓄熱電池。和熱泵一樣，它依靠電力運行，但能直接接入現有管道系統，輕鬆安裝在儲物間裏。它還有個額外優勢：可以儲存能量供日常使用。

“對我來説，這絕對比我之前考慮的所有其他選擇都要好，“麥克萊門茨説，她家還裝有太陽能電池板和電動汽車充電器。兩年前安裝蓄熱電池後，她對這一選擇非常滿意：“我一秒鐘都沒有後悔過。”

像在沃金漢姆Tepeo工廠生產的熱能電池，設計初衷是為了能輕鬆安裝進家用設備櫃中。攝影師：Jose Sarmento Matos/彭博社熱泵迅速成為政府與消費者試圖擺脱家庭供暖依賴化石燃料的首選。這類設備效率極高且能保持空間恆温。但正如麥克克萊門茨與其他房主所發現的，它們並非總是最佳選擇。若英國及其歐洲鄰國要實現淨零目標，就需要一系列方案以適應多樣化的住宅類型，包括那些已存在百年以上、難以進行新技術改造的建築。

英國約14%的碳排放源自家庭供暖。熱能電池有助於降低這一比例。雖效率不及熱泵，但安裝更為簡便。除供應熱水與空間供暖外，它們還能通過吸納富餘可再生能源並適時釋放，助力電網穩定。

但要產生實質影響，熱能電池首先需提高普及率並增強公眾認知。

何為熱能電池？

天然材料是絕佳的熱量儲存體——想象烈日下暴曬的岩石，其蓄熱可持續至夜晚。熱能電池基於相同原理，但憑藉高效材料製成，相比傳統熱水箱能在更小空間儲存更多熱量且持續時間更長。目前已在工業領域應用，用可產生蒸汽的加熱磚塊替代燃氣燃燒器。

熱泵與儲熱電池對比

兩者都能降低電費賬單，但實現方式截然不同。

來源：克里斯·菲爾波特繪製插圖

麥克萊門茨安裝的這款由英國公司Tepeo製造的設備，採用磁鐵礦（一種可加熱至800℃的鐵礦石）作為儲熱介質，其40千瓦時的儲熱容量相當於英國家庭在最寒冷天氣日均能耗的一半。另一家儲熱電池企業Sunamp與愛丁堡大學學者合作研發了專利儲熱材料Plentigrade——這種水合鹽在吸熱時由固態轉為液態，釋熱時則逆向轉化，其能量密度可達水的四倍。

與熱泵相同，儲熱電池依賴電力運行。但不同於熱泵通過風機系統搬運外界熱量，儲熱電池直接將電能轉化為熱能存儲。這類設備可替代家用供暖鍋爐、熱水器或同時取代兩者。

Tepeo儲熱電池的核心組件攝影師：何塞·薩爾門託·馬託斯/彭博社麥克萊門茨的系統包含兩部分：價值9000英鎊（約合11600美元）的儲熱電池（外形類似洗衣機，負責室內供暖）與獨立熱水箱。儲熱電池在夜間以英國電價三分之一的低谷電價充電，同時儲存白天太陽能板產生的電能。

鋰電池的替代選擇

菲爾·沃德的公司愛斯基摩產品正在研發一種利用椰子油衍生物儲熱的新型電池。他表示，熱電池不僅是燃氣鍋爐的替代品，更是鋰離子電池的可行替代方案。

隨着電動車輛和電子供暖日益普及，越來越多家庭開始儲備電力。這些電池通過在無風無日照時提供儲能，對穩定以可再生能源為主的電網也愈發重要。

“我們的目標是平衡電力供需波動，確保系統穩定運行，"諾丁漢大學可持續建築設計教授馬克·吉洛特解釋道。

以熱能而非電能形式儲能有諸多優勢。沃德指出：“首先成本顯著降低”。據行業組織英國熱能存儲協會數據，家用熱電池每千瓦時儲能的成本僅為鋰離子電池的四分之一。雖然這種方案可能不適用於需要製冷為主的温暖地區，但完美契合歐洲以供暖和熱水為主的寒冷氣候——英國約80%的家庭能源都消耗於此。

英國的解決方案

儘管政府提供了激勵措施，但熱泵在英國的推廣仍舉步維艱，四分之三的家庭仍在使用燃氣鍋爐。除了空間不足外，業主還需應對嚴格的規劃法規，且安裝過程成本高昂且複雜。

Johan du Plessis在Tepeo工廠。熱電池採用廣泛可獲取的材料製成，比熱泵更易安裝。攝影師：Jose Sarmento Matos/彭博社不過截至目前，極少有英國人選擇熱電池作為替代方案。據英國熱能儲存協會數據，約2.5萬英國家庭將其用於熱水供應，依賴其同時提供熱水和供暖的家庭不足1000户。

熱電池製造商表示，要進一步打開市場，他們需要獲得與熱泵同等的政府補貼支持。雖然熱泵通常比熱電池更昂貴，但得益於政府補助，消費者實際支付費用更低。英國能源安全與淨零排放部表示，政府正在測試熱電池作為燃氣供暖的替代方案，將於今年晚些時候公佈評估結果。

Tepeo公司的首席執行官約翰·杜·普萊西斯估計，大約五分之一的英國家庭沒有足夠的合適外部空間來安裝熱泵。“我們必須為這些家庭提供解決方案，“他説。