對于希望實(shí)現(xiàn)凈零排放的城市來說，停止使用化石燃料為建筑供暖是一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。這一點(diǎn)在美國的費(fèi)城最為明顯，在那里，技術(shù)和資金的短缺以及不情愿的天然氣公司正阻礙著“脫碳”。

今年早些時(shí)候，費(fèi)城宣布了到2050年要實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放的目標(biāo)。脫碳的方式包括使用可再生能源、地?zé)嵯到y(tǒng)、氫燃料和有機(jī)廢物產(chǎn)生的沼氣的熱泵，其中一些解決方案還處于開發(fā)和部署的早期階段。

在1836年，費(fèi)城人大多用鯨油和蠟燭來照亮自己的家和工廠。那一年，新成立的費(fèi)城燃?xì)鈴S(Philadel-phia Gas Works)用煤制氣點(diǎn)燃了46盞位于市中心的路燈，一時(shí)引起轟動(dòng)。到美國內(nèi)戰(zhàn)結(jié)束的時(shí)候，大多數(shù)美國東部城市的街道和私人住宅已經(jīng)由天然氣照亮，天然氣通過埋在車水馬龍的街道下的鑄鐵管道來供應(yīng)，鯨油照明則幾乎消失。

如今，費(fèi)城的天然氣管網(wǎng)在過去的185年里已經(jīng)擴(kuò)展到了6000英里長的天然氣干線。老牌企業(yè)費(fèi)城燃?xì)鈴S是美國最大的市政燃?xì)夤�用事業(yè)公司，如今卻面臨著生死存亡的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)來自21世紀(jì)正在加快的能源轉(zhuǎn)型，能源轉(zhuǎn)型旨在將天然氣轉(zhuǎn)換為電力。

在任何情況下，為了實(shí)現(xiàn)雄心勃勃的碳排放目標(biāo)，都需要大規(guī)模改變在建筑中使用能源的方式。在其中一條正在研究的路徑中，費(fèi)城燃?xì)鈴S將保持其基于管道的系統(tǒng)，只需在其燃料組合中添加更多低碳?xì)怏w分子。但這條道路將意味著要通過容易泄漏的管道泵輸送導(dǎo)致氣候變暖的甲烷分子。氫氣和沼氣可以替代化石天然氣的數(shù)量也受到限制。據(jù)估算，可再生天然氣的潛在總供應(yīng)量在天然氣總需求的2%至12%之間。此外，可再生天然氣和氫氣是制造成本高昂的燃料。

“建筑脫碳”的方式還包括用可再生電力、地?zé)嵯到y(tǒng)，還有氫燃料和有機(jī)廢物產(chǎn)生沼氣的氣源熱泵，其中一些解決方案還處于開發(fā)和部署的早期階段。氣源熱泵是最成熟的技術(shù)，在歐洲和日本部分地區(qū)以及美國南部，氣源熱泵在建筑供暖系統(tǒng)中的比例超過20%，已經(jīng)使用了幾十年。

在費(fèi)城，要徹底改革費(fèi)城燃?xì)鈴S，除了減少溫室氣體排放外，還需要解決一系列棘手的問題，這包括：堵住危險(xiǎn)的甲烷泄漏，留住或重新培訓(xùn)該公司1600名員工，確保貧困的費(fèi)城居民不會為日益昂貴的天然氣管網(wǎng)的維護(hù)成本埋單。

費(fèi)城是美國主要城市中貧困率最高的城市，費(fèi)城燃?xì)鈴S大約三分之一的客戶是低收入者。為了公平起見，公用事業(yè)的轉(zhuǎn)型必須“確保每一個(gè)最后依賴天然氣的人都有辦法在冬天取暖、做飯和燒水”。

隨著越來越多富裕的客戶放棄天然氣，轉(zhuǎn)而安裝熱泵和其他清潔能源，許多“公平轉(zhuǎn)型”的倡導(dǎo)者擔(dān)心，較低收入的納稅人將不得不為維護(hù)費(fèi)城燃?xì)鈴S老化的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施埋單。同時(shí)，出于安全和環(huán)保的考慮，一些維護(hù)工作已經(jīng)不能再等待。2019年12月，費(fèi)城南部一條有92年歷史的煤氣總管發(fā)生泄漏，引發(fā)的爆炸造成2人死亡，5棟建筑被夷為平地。這些泄漏物中的甲烷也是一種高強(qiáng)度的氣候變暖因子。

費(fèi)城官員和美國其他市政官員面臨的更大難題是，在躍進(jìn)到更廣泛的建筑電氣化之前，天然氣基礎(chǔ)設(shè)施還需保持多長時(shí)間和多少開支。

最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，完全使用電力是成本較低的脫碳方式，而不應(yīng)走“綠色氣體”路線。研究人員估計(jì)，運(yùn)行一臺熱泵每月的費(fèi)用在34美元到53美元之間，使用可再生天然氣運(yùn)行煤氣爐的費(fèi)用在160美元到263美元之間。從長遠(yuǎn)來看，運(yùn)行熱泵可能比燒沼氣爐便宜，但購買和安裝熱泵的前期成本，包括升級電線以處理更重的負(fù)荷，仍高于傳統(tǒng)的燃?xì)饧訜崞�，這些成本仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出許多費(fèi)城居民的承受能力。

一家公司正在提出一種克服這一障礙的新方法。Bloc Power是一家總部位于布魯克林的初創(chuàng)公司，該公司專門從事大型城市建筑的能源改造，專注于將多戶建筑從化石燃料供暖轉(zhuǎn)換為可再生能源熱泵。

Bloc Power從2014年開始與費(fèi)城合作，參與費(fèi)城能源局牽頭的多戶住宅試點(diǎn)項(xiàng)目。該公司還計(jì)劃推出Bloc Maps Philly，這是一款軟件工具，可以幫助城市規(guī)劃者和個(gè)人業(yè)主對通過安裝氣源熱泵和其他系統(tǒng)(如太陽能微電網(wǎng))減少排放和能源賬單的潛力進(jìn)行建模。

Bloc Power管理項(xiàng)目的每個(gè)階段，從設(shè)計(jì)到安裝，并為建筑物所有者提供租賃系統(tǒng)的選擇。該公司使用算法來估計(jì)一棟建筑的潛在節(jié)能效果，然后利用預(yù)計(jì)的節(jié)能效果從紐約綠色銀行和高盛等機(jī)構(gòu)獲得融資。它要證明，投資者可以從城市“低碳”投資中獲得穩(wěn)定的長期回報(bào)。