在炎熱的天氣裡凝視著湖泊,許多人可能會認為最直接的降溫方法是跳進去。但是多倫多市最近公佈了一種更為複雜的方法,利用安大略湖為部分市民降溫。從7月15日開始,一套精密的管道系統開始從湖底抽取冷水,為市中心的建築物降溫。據負責這個耗資1.7億美元專案的Enwave公司稱,一旦全面投入運營,該專案將每年減少40兆瓦以上的總電力使用量,並減少近40,000公噸的溫室氣體排放——相當於減少了8,000輛汽車的排放量。
這個新系統是深湖水冷卻(DLWC)的一個例子,它是依賴化石燃料和電力的空調系統的替代方案。這個想法並不新鮮。正如紐約州伊薩卡康奈爾大學湖源冷卻專案經理蘭尼·喬伊斯指出的那樣,自工業革命以來,城市就不得不擺脫多餘的熱量。事實上,包括斯德哥爾摩在內的許多斯堪的納維亞城市都將水體用作散熱器,並且已經這樣做了十多年。西雅圖最近委託進行了一項研究,調查了DLWC在新開發區的潛力;舊金山和溫哥華的小型系統已經到位,夏威夷的一個地點也在建設中。
這個過程依賴於一個簡單的前提:熱量從高溫流向低溫。一個封閉的冷凍水迴圈系統在建築物中流動,帶走空調去除的熱量。通常,昂貴的冷卻器使用製冷來去除多餘的能量。但是透過DLWC,冰冷的湖水帶走了熱量。例如,在康奈爾大學的系統中,從卡尤加湖抽出的水溫度在華氏39到41度之間,但當它返回時,溫度略高,冬季平均約為華氏47度,夏季約為華氏56度。
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多倫多專案在規模上更具雄心。經過20多年的規劃階段,該開發專案包括一條新的城市飲用水供應進水管道。從安大略湖水面以下80米處抽取的水透過三條管道輸送到多倫多島過濾廠,並經過處理以符合飲用水標準。接下來,水流到能量轉換站,並透過熱交換器冷卻Enwave的封閉供水迴路,該回路分配給客戶。兩種供水系統不混合,湖水現在變得溫暖且可飲用,流向約翰街抽水站,然後分配給消費者。與此同時,Enwave封閉迴路中的冷水被分配到他們的客戶網路,冷水發揮著過去由老式機械冷卻器承擔的工作。
自7月15日啟動以來,該系統已經為近十幾座市中心建築物降溫,包括銀行和辦公大樓。¿Enwave的營運長克里斯·阿西馬基斯報告說:“每個人都很激動,因為水比我們預期的要冷一些,而且熱交換效果很好。¿“到目前為止,一切都是好訊息;客戶似乎很滿意。” 然而,迄今為止,Enwave只簽約了足夠的企業來利用該系統總容量的約34% 。
阿西馬基斯推測,部分阻力源於該專案未知性。¿他說:“每個人都熟悉冷卻器,” 他指的是那些使用化學制冷劑(如氯氟烴(CFC),直到1993年被蒙特利爾議定書禁止)來控制溫度和溼度的裝置。他指出,與Enwave簽約的企業可以將此舉視為應對不斷上漲的電費的保險,因為對始終存在的湖水的依賴導致了價格穩定。此外,建築物在Enwave迴路中使用的熱交換器平均壽命為50年,而冷卻器的壽命最多估計為20至25年。阿西馬基斯進一步指出,以CFC禁令為例,許多公司不得不更換或改造其冷卻器以符合新法規。對於Enwave客戶,公司管理基礎設施,並將負責未來任何此類問題。
與DLWC相關的啟動成本令人印象深刻,在許多情況下,成本過高令人望而卻步。例如,西雅圖委託進行的報告指出,價格標籤高於開發商目前認為可行的價格。在康奈爾大學的案例中,喬伊斯觀察到,該學校比工業利益集團有一個優勢:¿康奈爾大學已經存在了近150年,並預計至少再存在100年,¿他評論道。一家缺乏這種安全保障的公司不太可能願意承擔鉅額的初始成本。即使在具備一些長期安全保障的情況下,轉向DLWC的決定也並非易事,喬伊斯說。在20世紀90年代中期的高速發展時期,向人們推銷一個需要10到13年才能收回成本的系統是很困難的,但最終大學認為,減少其整體環境影響是值得的。迄今為止,得益於湖源冷卻專案,康奈爾大學已將用於空調的能源(約佔校園總用電量的10%)減少了86%。
當康奈爾大學的專案最初被提出時,確實遇到了一些來自伊薩卡居民團體的初步阻力,他們非常擔心增加的熱量對湖泊生態系統的潛在影響,因此提起訴訟試圖阻止該專案。(該案件被駁回。)在西雅圖,研究期間也提出了對鮭魚種群健康的擔憂。但是,DLWC的環境效益通常超過了擔憂。“一旦正式提出,一些障礙就被丟擲,但沒有一個沒有被允許,” 西雅圖市電力公司的資深系統分析師鮑勃·克魯格說,他為該市的可行性研究撰寫了撥款申請。“[DLWC] 可以說是最環保的了。”
老話說得好,“地段,地段,還是地段”,這對DLWC也起著巨大的作用,地理位置是對哪些城市、城鎮和公司甚至可以考慮採用該系統最大的限制。此外,該方法需要區域供冷,一種集中系統,彙集了許多建築物的冷卻需求,才能發揮作用。但是,如果多倫多專案取得成功,可能會讓其他鄰近湖泊的能源使用者坐起來注意。