截至 2050 年，全球总人口将 从 70 亿增长至 90 亿。 其中有 70% 居住在城市。 为满足未来的能源需求， 我们需要既节能 又经济、 且可以大规模实施的 可持续解决方案。 幸运的是， 这样的解决方案已然存在： 区域能源。

在本次课程中， 我们将仔细研究区域能源 以及这一技术如何 发展成为可以解决 如今能源挑战的可行方案。 但首先是它的定义： 区域能源是 一个供热和制冷系统， 其中加热或冷却的水 从中央工厂通过 封闭的管道网络 输送至大量的用户。

水用来调节 室内温度， 而就区域供热而言， 是用来加热生活用水。 集中生产加热水 和冷却水 可以消除对单个解决方案的需求， 并大大提高 燃料的利用率。 燃料本身 提供了降低生产成本 和减少 CO2 排放的机会， 因为很多工厂能够 利用可再生能源运行， 如太阳热能、地热、 城市垃圾或风能。 在区域能源系统中， 您还可以切换各种能源， 与其他供给系统相比， 实施根本性变革要容易得多。

对于消费者而言，区域能源 意味着即用型能源。 无需占用空间 且维护费用昂贵的 锅炉或冷水机组， 也无需进行投资。 区域能源已经 存在了一个多世纪。 如今，它为整座城市、 学院、大型企业、 甚至是白宫提供能量。 大体而言， 区域能源的发展 可以分为四代： 第 1 代区域能源 主要由燃油锅炉驱动， 锅炉会在 200° 时 产生大量蒸汽， 而 2/3 的能量 从烟囱中排出。 系统覆盖范围较小， 但由于管道绝缘较差 以及极高的温度， 会产生大量的热损失。 尽管与现在的标准相比 效率算不上高， 但在当时， 这是名副其实的供热革命， 而且切实实现了 减少城市污染的目标。

第 2 代区域能源 通过从蒸汽 切换至加压水 并提高管道质量， 解决了最初的问题。 这使得区域能源 得以大规模实施。 在此期间，热电联产电厂的 使用日益普及。 通过将发电过程中 产生的多余热量用于供热， 这些工厂能够 大幅度降低燃料成本。 第 3 代覆盖了 如今大多数的区域能源系统， 大部分由热电 联产电厂组成。 最大的一个变化是 配送水的温度 现在低于 100°， 从而可以利用 替代能源， 如太阳能， 驱动生产。 此外，短期的能量存储 使得电厂 可以通过电价高时 发电 并在电价低时 存储多余的热量， 从而降低生产升本。

但是，技术仍在发展， 第 4 代系统 已经成为现实。 第 4 代区域供热系统 配送较低温度的水 进行供热， 配送较高温度的水进行制冷。 这意味着消耗和损失 较少的能源。 这也提供了使用 低温可持续能源的机会， 比如地热， 从而进一步减少 对环境的影响。 除此之外， 新技术可以实现 将能量存储数月。 此外，电厂甚至可以 平衡其日常能源消耗， 从而使得它们 在高峰时段 使用必要的能量， 同时在平常时段大幅降低运行速度， 从而将能量储存起来供以后使用。 当然，用于建设 区域能源基础设施的 初期投资巨大。

但所有迹象都表明， 在人口密集或工业化地区， 区域能源是未来的 能源解决方案。 总而言之， 区域能源的优势包括： 供热和制冷更可靠 通过规模经济降低成本 显著减少 对环境的影响 方便消费者 避免不可预见的成本 没有故障，无需维护