이제는 히트펌프에 올인할 때다

Jun 15, 2023

화석 연료 연소 기기를 고성능 전기 대체품으로 교체하는 것은 우리의 기후, 건강 및 경제적 목표를 달성하는 데 중요합니다. 그러나 가장 최근의 데이터에 따르면 미국은 건물에서 배출되는 배출량이 수십 년 동안 정체 상태를 유지하면서 여전히 큰 진전을 이루지 못하고 있습니다. 2021년에는 난방, 온수, 요리에 가스나 연료유를 사용하는 것이 미국 탄소 배출량의 10% 이상을 차지했습니다.

2022년 기후 법안인 인플레이션 감소법의 연방 인센티브가 시행되기 시작하면서 그 어느 때보다 더 많은 미국인들이 교통에서 주택 난방에 이르기까지 삶의 다양한 부분을 전기화할 수 있게 될 것입니다. 이 기사에서는 소비하는 전기보다 2~4배 더 많은 난방 에너지를 전달하는 보다 효율적인 청정 난방 및 냉방 기기 중 하나인 공기열 히트펌프에 중점을 두고 있습니다.

그리고 열 펌프가 주목을 받는 순간을 보내고 있습니다. 이전에는 따뜻한 기후에서 주로 사용되었던 열 펌프가 작년에 처음으로 가스 난로보다 많이 팔렸고, 메인주와 같은 추운 주에서는 가정용 설치 분야를 선도하고 있습니다.

그러나 회의론자들은 가장 추운 기후에서도 열 펌프가 실제로 건물의 수명 동안 건물의 배출량을 줄일 수 있는지 궁금해합니다. 그리고 유틸리티 회사가 여전히 전기를 위해 석탄, 가스, 석유와 같은 주로 화석 연료를 사용하고 있더라도 첫 해에 이를 줄일 수 있습니까?

이러한 질문에 답하기 위해 RMI는 건물에서 화석 연료를 직접 사용하는 두 가지 가장 큰 규모의 난방과 온수에 초점을 맞춰 하위 48개 주를 조사한 업데이트된 분석을 발표했습니다. 우리는 가스 난로와 가스 온수기를 쉽게 사용할 수 있는 전기 대안인 공기열 히트펌프와 히트펌프 온수기와 비교했습니다. 그리드 배출 강도는 NREL의 2022년 Cambium 데이터 세트(제3차 연간판)에서 도출되었습니다. 이 분석은 2022년 인플레이션 감소법의 주요 전력 부문 조항과 기술 비용 절감에 대한 중앙 추정치를 포함하여 현재 제정된 주 및 연방 정책을 포함하는 중간 사례 시나리오를 사용합니다.

결과는 공간 난방에 대한 상당한 배출 감소를 나타냅니다. 48개 대륙의 모든 주에서 가스 난로를 열 펌프로 교체하면 설치 첫 해와 제품 수명 15년 동안 배출량이 감소합니다. 플로리다에서 미시간, 캘리포니아에 이르기까지 미국 전역의 주에서 열 펌프는 가스 용광로에 비해 수명 전체에 걸쳐 배출량을 최대 93%까지 줄입니다. 공기열 히트펌프의 배출 이점은 더 많은 재생 에너지가 그리드에 유입됨에 따라 장비의 높은 효율성과 시간이 지남에 따라 전기의 탄소 집약도가 감소하는 데서 발생합니다.

48개 대륙 전체 주에서 가스 난로를 히트펌프로 교체하면 설치 첫해에 배출량이 감소합니다.

최근 몇 년간 히트펌프 기술이 크게 발전했습니다. 극한의 추운 날씨에 효율성이 떨어지는 것을 고려하더라도, 우리의 분석에 따르면 현대식 공기열 히트펌프는 가스로보다 2배 이상 효율적이라는 사실이 밝혀졌습니다. 우리는 과거의 시간별 기상 조건과 쉽게 사용할 수 있는 현대식 열 펌프의 성능을 결합하여 각 주에서 가장 인구가 많은 도시의 연중 운영 열 펌프 효율을 계산했습니다. 우리의 분석은 필요할 때와 장소에서 백업 전기 저항 열을 설명하기 위해 열 펌프 효율을 조정했습니다. 드물게, 매우 추운 날에도 마찬가지입니다. 예를 들어, 겨울에 온도가 때때로 -20°F 아래로 떨어지는 노스다코타주 파고에서는 연간 난방 부하의 약 11%에 대해 백업 난방이 필요합니다.

아래 차트는 예상 히트펌프 성능계수(COP)를 보여줍니다. 이는 난방 도일별 일일 히트펌프 효율의 가중 평균입니다. COP가 1이라는 것은 시스템이 100% 효율적이라는 것을 의미합니다. 난방 에너지는 전기 투입량과 동일합니다. COP 2는 히트펌프가 소비하는 전기 1kWh당 2kWh 상당의 열을 전달한다는 의미입니다.