电气化建筑的经济学 ： 住宅新建筑

TheEconomicsof 电气化建筑 住宅新建筑 报告/2022年12月 作者和致谢 Authors MohammadHassanFathollahzadehLaceyTan 伊迪·泰勒 撰稿人 MikeHenchenTalorGruenwald 作者按字母顺序列出。除非另有说明，否则所有来自RMI的作者。 联系人 LaceyTan,ltan@rmi.org MohammadHassanFathollahzadeh,mfathollahzadeh@rmi.org 版权和引文 LaceyTanMohammadHassanFathollahzadeh和EdieTaylor,电气化建筑的经济学： 住宅新建筑，RMI，2022年，https://rmi.org/insight/economics-of-electivying-residential- 新建/. RMI重视合作，旨在通过分享知识和 见解。因此，我们允许感兴趣的各方通过创意参考、分享和引用我们的工作 CommonsCCBY-SA4.0许可证。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/. 除非另有说明，否则所有使用的图像均来自iStock.com。 关于RMI RMI是一家独立的非营利组织，成立于1982年，通过市场改变全球能源系统- 驱动的解决方案与1.5°C的未来保持一致，并为所有人确保清洁，繁荣，零碳的未来。我们在世界上最关键的地区工作，并参与企业，政策制定者，社区， 和非政府组织确定和扩大能源系统干预措施，以减少温室气体排放 到2030年至少50%。RMI在科罗拉多州的玄武岩和博尔德、纽约市、奥克兰，加利福尼亚；华盛顿特区；和北京。 电气化建筑的经济学rmi.org/2 目录 执行摘要.关键发现. 住宅电气化的价值. Results. 模型化方案.9 前期成本.9 运营成本.10 净现值成本.11 天然气价格上涨.12 气候影响:温室气体排放.14 制冷剂与甲烷.15 市场转型：降低通胀法案. Conclusion. 附录：方法论和假设. 能源建模|20 前期成本20 营业成本.20 排放21 制冷剂与甲烷|21 尾注. 电气化建筑的经济学rmi.org/3 执行摘要 燃烧天然气（以下称为天然气）的碳排放是最大的贡献者之一 在美国，与化石燃料相关的气候污染。在2020年，天然气负责约36％的CO2 化石燃料的排放。1建筑物是温室气体(GHG)排放的主要驱动力，使得 通过直接使用化石燃料进行太空供暖，水增加了美国温室气体排放总量的11% 加热和烹饪。2,i 需要采取雄心勃勃的行动来开创清洁和清洁的未来健康的建筑，以及最近政府的涌入 通过《降低通货膨胀法案》(IRA)提供的资金，从来没有一个更好的时间采取行动。国家和城市需要减少建筑物的排放，以满足 气候目标。一个起点是建立全电动住宅新建筑。 帮助告知关键的政策和市场决策 明确的成本分析，RMI更新并扩展了其2020年分析,电气化建筑的新经济学.3Due 最近天然气和电价的重大变化 和不断变化的建筑成本，我们的目标是提供这些经济学的最新分析。在这个 更新，我们研究了经济和气候影响建筑全电动单户新建筑 依靠电器进行空间和水加热，烹饪和衣服干燥。与2020年相比 从来没有一个 更好的时间去行动。国家和城市需要 减少排放 建筑物为了满足 气候目标。一个地方开始是通过建设 全电住宅新建筑。 分析，我们增加了两个城市，以覆盖更广泛的气候区，纳入2022年标准燃气和电力费率，并进行了方法更改，以符合当地的建筑规范。我们看在整个建筑的直接碳排放，并检查制冷剂和 甲烷从电力和燃气加热和冷却系统泄漏。 我们的分析表明，全电动单户新建建筑更经济 并且比使用燃气器具的家庭运行，并且在所有九个家庭中都具有较低的终生排放量研究城市。 i11％仅代表燃烧化石燃料的直接建筑排放，不包括美国的非燃烧源环境保护局属于住宅和商业部门。 电气化建筑的经济学rmi.org/4 关键发现 全电动新单户住宅的建造和运营成本低于新住宅 混合燃料家庭，导致所有研究城市的净现值较低：奥斯汀, 德克萨斯州；波士顿；俄亥俄州哥伦布；丹佛；俄勒冈州尤金；拉斯维加斯；明尼阿波利斯；新 约克；和西雅图。 •在所有九个城市，混合燃料的家庭有燃气炉，燃气热水器，空调，燃气范围，燃气 • 干燥机和新的天然气管线比使用热量的全电动家庭具有更高的增量前期成本用于加热和冷却的泵，并具有热泵热水器，感应炉和电干燥机。 在所有九个城市中，混合燃料家庭的年度水电费（即运营成本）都高于全电动家庭。用于空间和水加热的热泵平均是两到四倍 比可比的化石燃料设备更有效率。近期天然气价格飙升导致更高的价格 混合燃料家庭的运营成本。 •在15年的研究期间(2022-37)，目前的净成本节省范围从低至1,950美元波士顿在纽约的价格高达10,775美元。 联邦气候政策可以推动市场转型并降低中低收入(LMI)家庭。 •像IRA这样的联邦政策可以刺激市场和热泵的采用，降低前期成本，并关闭电器和燃气电器之间的成本差距，导致波士顿和新的前期成本降低7% 约克，如果没有IRA，它将具有可比的混合燃料和全电力建设成本。 •IRA为LMI家庭建立激励措施将对降低 分析了所有城市，在一些城市，他们可以将低收入人群的成本降低70%，将中等收入家庭。 与混合住宅相比，全电动住宅的终生排放更低- 燃料回家 •在所有九个城市中，全电动家庭的终生温室气体排放量低于燃气家庭， 在纽约，直接的最终用途排放量减少了50%。 •即使考虑间接排放，电动热泵的排放优势仍然存在 甲烷泄漏和制冷剂。 电气化建筑的经济学rmi.org/5 住宅的价值电气化 自RMI发布2020年电气化建筑经济学报告以来的两年中，近200万单- 在美国建造了家庭住宅。4在这些新房中，大约40%是用电动空气或地源热泵。5然而，全电力份额最大的州 家庭和热泵大多在该国温暖的地区，有很高的冷却需求 并且在通常依赖天然气，丙烷或石油加热的较冷地区不太常见。但是这种趋势是由于热泵的重大技术进步，开始发生变化-这加强了他们的 降低运营成本和满足舒适期望的潜力，特别是在寒冷气候下-以及作为雄心勃勃的州和联邦政策。 化石燃料不再需要或有益 美国各地的新住宅。我们的分析显示燃烧化石燃料的新房成本更高 建造和运营并具有更高的排放与精通全电的新家相比。 截至2022年10月，全国80多个城市和县采取了需要或 stronglyencouragethemoveoffoselfuelstoall-electricnewhomesandbuildings.Thisnationalwave 政策行动的动机是基于化石燃料对清洁、高效的众多好处电器，包括气候、健康、空气质量和经济。例如，加州成为美国第一个承诺终止销售污染化石燃料电器的州 -特别是炉子和热水器-到2030年。6这些建筑背后的动力电气化政策通过十几个州的监管程序不断增长。 在美国各地的新家庭中，化石燃料不再需要或受益。我们的分析显示燃烧化石燃料的新房建造和运营成本更高，排放更高 有一个精通全电动的新家。燃气器具也会释放有害的空气污染物，包括二氧化氮、颗粒物和一氧化碳。7接触这些污染物会导致 各种健康问题，包括呼吸道疾病和过早死亡，以及不成比例的有色人种的社区。8 替代燃料，如生物甲烷（也称为可再生天然气或RNG）和绿色氢气 已经被提议作为建筑的气候解决方案，但这两种燃料都面临着显著的限制，防止他们现实地解决家庭供暖。生物甲烷供应受到严格限制 与今天的天然气需求规模相比，扩大供应的建议依赖于原料 可疑的气候效益。此外，有限的生物甲烷供应可能会看到更高的价值难以脱碳的工业应用。氢气仅与现有的燃气器具兼容 和管道浓度非常低，而且价格昂贵，严重限制了其在家庭中的实际使用。正如今天的化石气体一样，这两种替代品也会造成空气污染和健康危害。 电气化建筑的经济学rmi.org/6 最近通过IRA注入的资金将对改善我们的建筑产生变革性的影响 Environment.TheIRAinvestsover$500billionincleanenergytechnologiesandimprovements,forboth 住宅和商业建筑，可以降低能源费用，显著减少气候 污染。爱尔兰共和军还优先考虑新技术的交付及其对低收入人群的好处社区以及环境和公共卫生影响不成比例的社区。 本报告提供了有关增量前期成本的见解，ii运营成本、生命周期成本和在美国九个城市建造全电动新房的排放量，是我们2020年报告的更新。 ii前期成本是指在两种情况下与不同的燃气和电器相关的增量成本，新 gaslineextensionscosts.Allotherconstructioncosts,includingpermitsand人工,areconsideredequalacrossbothscenario 并且不包括在此分析中。 电气化建筑的经济学rmi.org/7 Results 全电动新的单户住宅的净现值成本低于新的混合燃料住宅 我们研究的每个城市：奥斯汀，波士顿，哥伦布，丹佛，尤金，拉斯维加斯，明尼阿波利斯，纽约西雅图（见附件1）。 西雅图 尤金，或 明尼阿波利斯 波士顿 NewYork 丹佛 哥伦布,OH LasVegas 奥斯汀,TX 附件1九座城市研究 建模方案 我们为九个城市新建的独立单户住宅建模了一年的能源使用情况，以 确定这两种情况的年度温室气体影响和15年(2022-37年)净当前成本(见图表2)。 Appliances 场景1：混合燃料之家 场景2：全电动之家 加热 管道式中央燃气炉(AFUE0.95) 冷却 中央空调(SEER14) 管道多区域空气源热泵 (11HSPF,SEER19) 水加热 燃气热水器 80-gal存储(EF0.82) 烹饪 燃气灶 燃气烤箱 混合电热泵热水器 80-gal存储空间(EF2.35) 感应炉灶电烤箱 附件2建模方案和设备 注：AFUE为年度燃料利用率；HSPF为加热季节性性能系数；SEER为季节性能源效率等级；和EF是E的效率。 电气化建筑的经济学rmi.org/8 房屋的建模符合2018年的国际节能法规(IECC)，除非国家 orcitycodewasmorestrict,inwhichcasethereachcodewasapplied.Scenario1simulatesamixed-fuel 依靠燃气进行空间和水加热、烹饪和衣服干燥的家庭。场景2模拟了家庭在第一种情况下，除了家庭依靠电力进行空间和水加热，烹饪和衣服干燥。请参阅附录：方法论和假设，第20页，了解更多详情。 前期成本 在所有分析的城市中，全电动新建筑的建造成本低于混合燃料住宅 ongasforspaceheating,waterheating,cooking,andclothingdrying(seeExhibit3,nextpage).InBoston 和纽约，增量的前期成本是可比的，大部分节省的资金来自放弃新的燃气线路到家。全电动家庭的成本更低，在波士顿便宜约0.2% 在西雅图一直高达9.8%。城市之间的成本差异主要是由于气候变化，它对设备规模的影响，以及特定城市的RSMeans建筑比例系数。iii（更多信息，请参见附录：方法论和假设，第20页。)平均而言， 用于空间调节，水加热，衣服干燥，烹饪及其所需基础设施的设备与混合燃料家庭相比，全电动家庭便宜5%。 iiiRSMeans是当前建筑成本估算的数据库。 电气化建筑的经济学rmi.org/ 9 附件3前期总费用比较 $15,839 $14,520 混合燃料首页全电动家居奥斯汀 $20,374 $20,325 波士顿 $17,223 $16,925 哥伦布 $17,784 $16,989 丹佛 $18,7