在美国，建筑是巨大的能源负担。大约有7000万美国家庭和企业燃烧化石燃料用于空间供暖、热水、烹饪和其他用途，占2017年美国温室气体（GHG）排放总量的约10%。通过电气化可以减少这些排放。
RMI（负责其碳中和建筑计划）的常务董事Stephanie Greene表示，建筑电气化是指用清洁能源运行的电系统和电器取代家庭和建筑中以化石燃料为动力的系统和电器——例如燃气锅炉、热水器或炉灶——从而带来气候、健康和经济效益。
季节性能源需求高峰通常通过化石燃料来管理，但电气化建筑必须依靠可再生能源和节能措施来替代。然而，有一些方法可以使这一转变不那么令人生畏。
电气化建筑必须在季节性高峰期间减轻电网的压力
全年能源需求通常会出现季节性波动。一项2022年《科学报告》的研究指出，由于空调和供暖等能源密集型措施，总能源消耗通常在最冷和最热的月份达到峰值。
波士顿大学公共卫生学院助理教授、该研究的作者Jonathan J. Buonocore说，对于燃气供暖的建筑来说，这种波动目前是通过连接地下天然气储存设施——通常是老油田或用于天然气储存的旧井的含水层——以及一些地上液化天然气储存设施来管理的。一些人还使用丙烷、燃料油或木材作为主要供暖燃料来管理波动。所有这些都具有长期储存能力，这意味着人们可以在需要时依赖它们。
Buonocore补充道：“当建筑电气化后，这种能源需求高峰仍然存在，电网需要能够满足这种需求。”“为了真正实现能源脱碳，这种需求必须通过可再生能源来满足。”
根据该研究，建筑脱碳模型需要考虑到季节性波动，以最大限度地减少高峰时期国家电网的压力。例如，要满足当前的冬季用电高峰，美国需要将1月份的风力发电量增加28倍，或者将1月份的太阳能发电量增加303倍。
降低电网需求也至关重要。必须在家庭和建筑中安装更高效的电供暖技术，将高得离谱的能源峰值降至更容易管理的水平。
这些技术已经存在：空气源热泵和地源热泵从空气或地球中提取热量来供暖和制冷建筑。用清洁热泵取代燃气锅炉将显著减少碳排放，并将供暖的电力使用量减少约50%。Buonocore说：“供暖/制冷技术的效率越高越好。”
储存可再生能源产生的过剩电力的长期储能系统，用于冬季供暖，也能在需要时提供更多电力。这些措施可以减少冬季高峰时对可再生能源的需求，仅需分别增加4.5倍或36倍的风能和太阳能发电量。
政策制定者可以改善建筑电气化的途径
Greene表示，虽然建筑电气化确实会增加电力负荷，但增长速度是可控的，这给了我们时间来规划和扩展电网，并兼顾效率和灵活性。“我们有充足的时间来升级电网，建设可再生能源，并提高建筑和技术的效率，”她补充说。
为华盛顿特区提供电力供应的电力公司Potomac Electric Power Company（或Pepco）去年进行了一项研究，以评估电气化对其系统可能产生的影响。他们估计，如果电气化是该市实现脱碳目标的主要方法，那么到2021年至2050年，高峰负荷年均增长率将在1.4%至1.7%之间。考虑到电网过去曾处理过2%以上的增长率，这出乎意料地易于管理。此外，他们补充说，能源效率和负荷灵活性可以将未来的负荷增长率降低到每年1%以下。
政策制定者有很多方法可以实现建筑电气化，并减少用于供暖和制冷的化石燃料的使用。在联邦层面，政策制定者可以提供制造商激励措施，以推动高效电热泵和热水器的国内生产。Greene表示，他们还可以为电器提供直接折扣或税收抵免，并为电气化创建零利率和低利率融资工具。
拜登政府计划通过更广泛地使用热泵和电磁炉、为新建建筑采纳现代能源规范以及投资与建筑相关的新技术来支持效率升级和建筑电气化。去年6月，拜登总统动用了《国防生产法》（DPA），以加速生产热泵、建筑隔热材料和关键电网基础设施等清洁能源技术。
Greene表示，在州一级，政策制定者可以强制执行使建筑从一开始就高效的政策。纽约州引入了一项里程碑式的法案，要求该州所有新建建筑和基础设施到2024年实现全电气化。如果该法案通过，纽约将成为第一个强制要求全电气化建筑的州。加利福尼亚州近60个市或县也已承诺实现无燃气建筑或通过了电气化建筑规范。“新建建筑应该是全电气化、节能、净零碳的建筑，”她补充道。
政策制定者还可以改革电价，以确保低收入家庭的电气化账单降低，建立新的激励措施和试点项目，使人们能够以零成本或低成本实现电气化，并帮助农村社区从木材和丙烷转向高效的全电气化住宅。上周，拜登政府宣布了几项降低工薪家庭电费的措施，包括将各州和家庭与低成本太阳能电力连接起来。
低收入家庭往往面临电气化方面的额外障碍。然而，实施周密的政策，帮助他们的家园更环保，电费更易于管理，以进一步减少碳排放，这是至关重要的。
