Värmepumpar

https://www.carbonbrief.org/heat-pumps-are-the-central-technology-for-low-carbon-heating-concludes-iea/

 

 

 

Värmepumpar kommer att täcka en femtedel av världens uppvärmningsbehov i slutet av årtiondet om länderna fullföljer sina planer, enligt Internationella energiorganet (IEA).

I sin första globala bedömning av dessa elektriska apparater säger byrån att de har framstått som "den centrala tekniken i den globala övergången till säker och hållbar uppvärmning" .

Om man byter från gaspannor och andra fossila bränslen till värmepumpar väntas de årliga utsläppen av växthusgaser motsvarande Kanadas produktion minska fram till 2030, enligt IEA:s slutsats.

Försäljningen har redan ökat kraftigt, särskilt i Europa , på grund av dehöga globala gaspriserna. Försäljningen kommer att nå rekordnivåer i år eftersom många EU-länder delar ut incitament för att minska sitt beroende av gas som importeras från Ryssland efter dess invasion av Ukraina.

Rapporten fokuserar på byråns "Announced Pledges Scenario" (APS ). Idenna antas att regeringarna uppfyller alla klimat- och energiåtaganden som de har gjort fullt ut, inklusive de senaste löftena , somREPowerEU-strategin för att minska beroendet av rysk gas .

Detta jämförs med IEA:s "Stated Policies Scenario" (STEPS), som endast tar hänsyn till de politiska åtgärder som redan har vidtagits. Man tittar också på scenariot "1,5C Net-Zero Emissions by 2050" (NZE).

IEA drar slutsatsen att värmepumpar minskar utsläppen, ökar energitryggheten och - trots att de kräver högre initiala investeringar - sänker kostnaderna totalt sett på grund av lägre användning av fossila bränslen.

Enorma försäljningsökningar

Värmepumpar ärför närvarande på väg att bli allt populärare i hela världen. IEA menar att detta har fått en skjuts av politiska åtgärder och incitament som har samband med klimatfrågan och höga gaspriser.

Omkring en tiondel av det globala behovet av rumsuppvärmning täcktes av värmepumpar år 2021. Försäljningen av värmepumpar ökade med 13 % jämfört med föregående år, med en snabbare tillväxt på 35 % i EU.

För närvarande har Nordamerika flest värmepumpar installerade och Kina har den största marknaden, men EU - som har kämpat för att bryta energiband med Ryssland sedan dess invasion av Ukraina - är den snabbast växande marknaden.

IEA säger att man förväntar sig att försäljningen kommer att nå rekordnivåer i år som ett svar på den globala energikrisen. Det är särskilt sant i Europa, där vissa länder redan har sett en fördubbling av försäljningen under årets första hälft jämfört med 2021.

Värmepumparna har störst genomslagskraft i Europa i kalla regioner som Norge och Finland, på grund av långvarigt statligt stöd. IEA konstaterar att detta "undergräver argumentet att värmepumpar är olämpliga för kalla klimat".

Som framgår av diagrammet nedan har Polen och Italien, som har infört stora ekonomiska incitament för att uppmuntra installation av värmepumpar, haft en tillväxttakt på över 60 procent under 2021.

Försäljning och tillväxt av värmepumpar i EU (till vänster) och utvalda medlemsstater (till höger), 2021.Försäljning och tillväxt av värmepumpar i EU (vänster) och utvalda medlemsstater (höger), 2021. De blå staplarna visar antalet sålda värmepumpar och de gula prickarna visar försäljningstillväxten i procent mellan 2020 och 2021. Källa: IEA.

Globalt sett konstaterar rapporten att subventioner för värmepumpar nu finns tillgängliga i mer än 30 länder, vilket täcker cirka 70 procent av världens efterfrågan på rumsuppvärmning i bostadsbyggnader.

Värmepumpar har en sammanlagd kapacitet på över 1 000 gigawatt (GW) i dag. Enligt IEA skulle detta enligt STEPS fördubblas till 2 100 GW till 2030 och APS skulle leda till att 2 600 GW installeras. Denstora ökningen av STEPS tillskrivs betydande politiska ingripanden, t.ex. inflationsminskningslagen i USA.

Denna ökning av värmepumparna till att täcka ungefär en femtedel av uppvärmningsbehoven i APS kan ses i diagrammet nedan. Det visar också den betydande roll som expansionen av värmepumpsmarknaden i Kina förväntas ha under det kommande decenniet.

Tillväxt av värmepumpskapaciteten i byggnader per land:region i STEPS- och APS-scenarierna fram till 2030, jämfört med 2021.Tillväxt av värmepumpskapacitet i byggnader per land/region i STEPS- och APS-scenarierna fram till 2030, jämfört med 2021. Källa: IEA: IEA.

I ett ytterligare scenario som är förenligt med Parisavtalets mål att begränsa den globala uppvärmningen till 1,5 °C (NZE) ökar försäljningen av värmepumpar ännu snabbare och utgör en fjärdedel av uppvärmningsbehovet år 2030.

Att skära ned på fossila bränslen

I rapporten betonas värmepumparnas potential att snabbt minska världens beroende av gas och andra fossila bränslen.

I dagsläget går mer än en sjättedel av den globala gasförbrukningen till att hålla byggnader varma. I EU, som för närvarande försöker avvänja sig från rysk gas, är denna siffra en tredjedel.

För att stoppa den ryska importen före 2030 som en del av REPowerEU-planen föreslår APS att antalet värmepumpar i EU måste tredubblas för att nå 45 miljoner enheter.

Med en årlig försäljning av värmepumpar som i detta scenario kommer att närma sig 7 miljoner år 2030, i linje med REPowerEU, skulle gasförbrukningen i EU:s byggnader minska med 21 miljarder kubikmeter (bcm) år 2030. IEA påpekar att detta motsvarar ungefär 15 % av den ryska importen till EU år 2021, innan EU vidtog åtgärder för att minska sina förbindelser med Moskva när det gäller fossila bränslen.

Andra länder, som Japan och Sydkorea, är också starkt beroende av importerade fossila bränslen. Diagrammet nedan visar hur en storskalig övergång till värmepumpar i den årliga politiska strategin skulle öka energisäkerheten genom att avsevärt minska behovet av import av fossila bränslen.

Andelen uppvärmning i byggnader som täcks av importerade fossila bränslen per bränsle i utvalda regioner: länder i den årliga politiska strategin för hållbar utveckling 2030, jämfört med 2021.Andelen uppvärmning i byggnader som täcks av importerade fossila bränslen per bränsle i utvalda regioner/länder i APS fram till 2030, jämfört med 2021. Källa: IEA, APS, 2030: IEA.

Totalt sett minskar den globala gasanvändningen i byggnader i den årliga politiska strategin med 21 % fram till 2030, vilket innebär en besparing på 160 miljarder kubikmeter, vilket är mer än den sammanlagda årliga produktionen i Storbritannien och Norge år 2021. Denna minskning fram till 2030 är mer än tre gånger större än vad som framkom i STEPS.

Användningen av olja och kol minskar också, men det senare används fortfarande för uppvärmning i vissa länder som Kina och Polen. Användningen av dessa bränslen för uppvärmning av rum och vatten minskar med 29 % i den årliga politiska strategin.

När det gäller både gas och fossila bränslen i allmänhet kan ungefär hälften av minskningen av användningen fram till 2030 tillskrivas värmepumpar. Resten kommer från förbättringar av byggnadernas isolering.

Dessa minskningar framgår av diagrammen nedan. Det vänstra diagrammet visar hur dessa förändringar nästan skulle utplåna användningen av kol som värmekälla i byggnader och minska den till vad IEA kallar "försumbara" nivåer.

Bränsleförbrukning, två diagram.Det vänstra diagrammet visar förändringen av den globala energiförbrukningen för uppvärmning av rum och vatten i byggnader i den årliga politiska strategin för hållbar utveckling 2030 jämfört med 2021. Det högra diagrammet visar förändringen, i exajoule (EJ), i användningen av olika bränslen mellan 2021 och 2030. Den mörkblå färgen visar den del av denna förändring som kan hänföras till värmepumpsutbyggnad, och den ljusblå färgen visar den del som kan hänföras till andra faktorer, t.ex. ökad isolering av bostäder som minskar det totala energibehovet. Källa: KÄLLA:IEA.

IEA konstaterar att en ökning av värmepumparna "oundvikligen" innebär en ökad efterfrågan på el, men "detta uppvägs vida av besparingarna på fossila bränslen på grund av deras mycket högre effektivitet". (I diagrammet ovan ökar värmepumparna efterfrågan på el med 2 EJ fram till 2030, men minskar också efterfrågan på kol, olja och gas med cirka 2 EJ vardera.)

Utbyggnaden av värmepumpar i den årliga politiska strategin skulle öka elbehovet i "stora uppvärmningsregioner" "lite", vilket skulle innebära att det skulle öka med ungefär 1,5-2,5 % jämfört med 2021 års nivåer fram till 2030, enligt IEA. Det tillägger dock att detta fortfarande kan kräva ytterligare investeringar i kapacitet, kundanslutningar, distributionsnät och flexibilitet.

Minskning av utsläppen

Att hålla byggnader varma ger upphov till en tiondel av de globala energirelaterade koldioxidutsläppen. Att minska användningen av fossila bränslen för att värma upp byggnader innebär därför en betydande utsläppsminskning.

I den årliga politiska strategin minskar koldioxidutsläppen från uppvärmning av byggnader med 1,2 miljarder ton (GtCO2), eller mer än en fjärdedel. Den storskaliga övergången från värmepannor som drivs med gas och andra fossila bränslen till värmepumpar står för 500 MtCO2 av denna minskning.

Detta motsvarar nästan 2 % av alla energirelaterade koldioxidutsläpp i dag. Det motsvarar Kanadas utsläppsavtryck år 2021, konstaterar IEA.

Det är särskilt viktigt att utsläppen skulle minska trots att värmepumpar ofta är beroende av förbränning av fossila bränslen för att få energi, även i koltunga nät som Kinas. Detta beror på att värmepumpar är mellan tre och fem gånger effektivare än pannor som drivs med fossila bränslen.

Utsläppsbesparingarna tar också hänsyn till läckage av F-gaser, potenta växthusgaser som kan släppas ut vid tillverkning och användning av värmepumpar.

IEA uppskattar att värmepumpar för närvarande minskar utsläppen med "minst 20 %" jämfört med en gaspanna "även när de drivs med utsläppsintensiv el". Detta kan stiga till 80 % när den drivs av ett renare elnät.

Detta framgår av figuren nedan, där Kanada är ett exempel på ett nät med relativt låga koldioxidutsläpp och Kina ett nät med högre utsläppsintensitet på grund av dess beroende av kol.

De gula staplarna visar utsläppen från en gaspanna per enhet levererad värme. Utsläppen från en värmepump med "fullt läckage" av F-gaser till miljön är fortfarande mycket lägre än från gaspannan. De gröna staplarna visar utsläppen från värmepumpar som använder kolvätebaserade kylmedel (HC).

Utsläpp av växthusgaser per megawattimme (MWh) nyttig värmeproduktion för gaspannor (gult) och värmepumpar (blått och grönt) beroende på olika kylmedelsalternativ.Växthusgasutsläpp per megawattimme (MWh) av nyttig värmeproduktion för gaspannor (gult) och värmepumpar (blått och grönt) beroende på olika kylmedelsalternativ. De mörkblå staplarna indikerar relativt höga nivåer av F-gasläckage, medan de ljusblå och gröna staplarna indikerar alternativ med lägre utsläpp. Källa: IEA.

Diagrammet nedan till vänster visar den totala utsläppsminskningen från uppvärmning av utrymme och vatten i byggnader inom ramen för APS. Utsläppen från el minskar trots att efterfrågan på elvärme ökar på grund av värmepumparna, på grund av den bredare övergången till kraft med låga koldioxidutsläpp i den alternativa energiprogrammet.

Diagrammet till höger visar att även om värmepumpar är viktiga för att minska utsläppen i den årliga politiska strategin, är det energieffektivitetsåtgärder i bostäder som står för en större del av minskningarna.

Globala koldioxidutsläpp från uppvärmning av rum och vatten i byggnader i den årliga politiska strategin för hållbar utveckling, 2021-2030.Globala koldioxidutsläpp från uppvärmning av rum och vatten i byggnader i den årliga politiska strategin, 2021-2030. Källa: IEA: IEA.

Sjunkande kostnader

Höga gaspriser har gjort värmepumpar mycket mer konkurrenskraftiga jämfört med konventionella gaspannor när det gäller driftskostnader, enligt IEA.

Värmepumpar hade redan före den globala energikrisen lägre driftskostnader än gaspannor i många länder, och de höga gaspriserna har ökat denna fördel ytterligare, vilket framgår av diagrammet nedan.

IEA betonar att besparingarna för låginkomsthushåll kan uppgå till 2-6 procent av hushållsinkomsten, vilket innebär att värmepumpar "på ett meningsfullt sätt kan bidra till att bekämpa energifattigdom".

Besparingar på energiräkningen,$, för hushåll som byter till en värmepump från en gaspanna i utvalda regioner:länder, 2021 och 2022.Besparingar på energiräkningen,$, för hushåll som byter till en värmepump från en gaspanna i utvalda regioner/länder, 2021 och 2022. Källa: IEA: IEA.

Dessa lägre driftskostnader innebär att värmepumpar ofta redan konkurrerar med gaspannor när det gäller den totala ägandekostnaden, trots högre installationskostnader.

Nedanstående diagram som visar den "nivålade kostnaden" för uppvärmning och kylning - inklusive utrustning och installation samt drifts- och underhållskostnader - visar att luft-till-luft-värmepumpar redan är billigare än gasalternativ på flera ledande värmemarknader.

På vissa marknader, t.ex. i Storbritannien och Kanada, krävs fortfarande subventioner för att göra värmepumparna kostnadsmässigt konkurrenskraftiga.

Nivåerad kostnad för uppvärmning och nedkylning i dollar per megawattimme (MWh) för luft-luft- och luft-vattenvärmepumpar och alternativ för bostäder.Nivåerad kostnad för uppvärmning och kylning,$ per megawattimme (MWh) för luft-luft- och luft-vattenvärmepumpar och alternativ för bostäder, inklusive gaspannor och gaspannor i kombination med luftkonditionering, i utvalda länder, 2021. De gula prickarna visar subventionernas inverkan på de nivålade kostnaderna. Källa: IEA.

Enligt IEA är värmepumpar av många skäl mer attraktiva än gaspannor. De är inte bara tre till fem gånger mer energieffektiva, utan kan ofta också fungera som luftkonditionering för de 2,6 miljarder människor som bor i regioner som behöver både uppvärmning och kylning år 2050.

IEA är däremot negativt inställd till vätgas som ett koldioxidsnålt alternativ till gaspannor. Enligt rapporten kommer vätgas att ha en "försumbar roll" i bränslemixen för uppvärmning av rum och vatten i den årliga energiförsörjningen fram till 2030. Det står i rapporten:

"En viktig orsak är att när man tar hänsyn till energiförlusterna i samband med omvandling, transport och användning av vätgas är vätgasteknik för användning i byggnader mycket mindre effektiv än värmepumpar och andra tillgängliga alternativ."

Trots fördelarna med värmepumpar erkänns i rapporten de hinder som deras höga initiala kostnader utgör.

 

Som diagrammet nedan visar  kan luft-till-luft-värmepumpari ett litet antal länder  redan vara billigare att installera än gaspannor, men för det mesta säger IEA att "subventioner förblir avgörande för att öka konkurrenskraften hos luft-till-vatten- och markvärmepumpar".

Utrustning och installationskostnader för den billigaste modellen av de viktigaste uppvärmningsteknikerna för bostäder i utvalda länder, 2022.Utrustnings- och installationskostnader för den billigaste modellen av de viktigaste uppvärmningsteknikerna för bostäder i utvalda länder, 2022. De gula prickarna visar subventionernas inverkan på kostnaderna. Källa: IEA: IEA.

Sammantaget kräver APS en "enorm ökning" av fastighetsägarnas utgifter för utrustning och installation - en tredubbling av investeringarna fram till 2030 till 350 miljarder dollar.

Detta är 160 miljarder dollar mer än kostnaderna för att installera konventionella uppvärmningssystem, t.ex. gaspannor, enligt IEA. IEA konstaterar dock att en stor del av denna ökade investering redan täcks av statliga incitament. Dessutom kommer de extra kostnaderna att betalas tillbaka genom bränslebesparingar:

"[I]nkrementella kostnader [för att investera i en övergång till värmepumpar] uppvägs av de besparingar på bränsle som görs i hela ekonomin, särskilt om den globala energikrisen skulle fortsätta."