- Manhattan telah memasok uap produksi terpusat melalui jaringan pipa sepanjang 105 mil sejak 1882, dan hingga kini menopang pemanasan, air panas, serta kebutuhan industri di lebih dari 1.500 gedung besar dan ruang seluas 500 juta kaki persegi
- Jaringan ini berkembang untuk mengurangi boiler individual dan logistik batu bara di kota yang makin menjulang; titik awalnya adalah eksperimen pemanasan distrik Birdsill Holly dan komersialisasi oleh New York Steam Company pada 1882
- Saat ini sistem ConEd beroperasi dengan kapasitas uap sekitar 11,5 juta pon per jam, dari fasilitas produksi di 4 lokasi di Manhattan dan 1 lokasi di Queens, ditambah pembelian dari pembangkit 322 MW di Brooklyn
- Uap sulit dirawat karena suhu dan tekanan tinggi, pengelolaan kondensat, serta risiko water hammer, tetapi punya keunggulan karena dapat bergerak tanpa pompa dan dipakai langsung dalam proses industri
- Pemanasan distrik modern umumnya sedang beralih ke sistem berbasis air panas, dan kelayakan penerapannya ditentukan oleh kepadatan permintaan panas yang tinggi, investasi awal yang besar, serta ada tidaknya dukungan kebijakan
Peran jaringan uap Manhattan saat ini
- Manhattan telah memasok uap ke bangunan hunian dan komersial sejak 1882
- Uap digunakan bukan hanya untuk pemanasan sederhana, tetapi juga untuk berbagai fungsi perkotaan
- Menyetrika linen di The Waldorf Astoria
- Mencuci peralatan makan dan memanaskan makanan di restoran
- Mencuci pakaian di binatu
- Mensterilkan peralatan medis di NewYork-Presbyterian Hospital
- Mengendalikan kelembapan dan suhu di sekitar karya seni di Metropolitan Museum of Art
- Pemanasan ruangan dan air panas di apartemen serta bangunan ikonis
- Sistem ini bekerja dengan model produksi terpusat, pengukuran, dan pasokan lewat pipa, seperti listrik, air limbah, dan air bersih
- Saat ini, melalui jaringan pipa sepanjang 105 mil, sistem ini menopang lebih dari 1.500 gedung, 500 juta kaki persegi properti Manhattan, dan dasar kehidupan 3 juta orang
Masalah pemanasan sebelum pemanasan terpusat
- Pemanasan menyumbang sekitar setengah dari konsumsi energi final di seluruh dunia
- Sebelum pemanasan terpusat modern, perapian atau kompor menjadi sarana utama, dengan membakar bahan bakar seperti kayu, batu bara, sisa hasil panen, dan kotoran ternak
- Perapian tradisional menarik 300 kaki kubik udara per menit untuk pembakaran dan membuang hingga 85% panas yang dihasilkan melalui cerobong, sehingga sangat tidak efisien
- Penebangan, pengangkutan, dan pembelahan kayu bakar dapat membutuhkan hingga dua bulan kerja per orang per tahun
- Bahan bakar padat juga meningkatkan polusi di dalam dan luar ruangan
- Sebuah studi menghitung bahwa perapian menghasilkan 58 mg PM2.5 per 1 kg kayu bakar
- Menghabiskan 1 jam di ruangan dengan perapian kayu yang menyala dihitung mengurangi usia sekitar 18 menit, setara dengan 1,5 batang rokok
Perkembangan pemanasan terpusat dan radiator
- James Watt meletakkan dasar pemanasan terpusat pada akhir 1700-an dengan menghubungkan boiler pusat dan pipa di rumahnya sendiri
- William Strutt pada 1805 memanaskan udara dingin dengan batu bara lalu menyalurkannya ke rumah melalui duct
- Sekitar 1863, radiator membentuk salah satu bentuk penting pemanasan rumah modern
- Uap dialirkan ke dalam pipa yang dilipat untuk memperoleh luas permukaan besar dalam ruang kecil
- Panas dipindahkan ke ruangan melalui konveksi dan radiasi
- Katup dipasang pada tiap radiator sehingga kontrol per ruangan menjadi mungkin
- Radiator memperbaiki distribusi panas di dalam gedung, tetapi setiap gedung tetap membutuhkan boiler sendiri
- Boiler di lokasi pada gedung besar menimbulkan beban ruang dan biaya yang besar karena membutuhkan ruang boiler, tempat penyimpanan batu bara, pipa, dan pemeliharaan oleh teknisi terampil
Logistik batu bara dan polusi kota
- Untuk memanaskan Empire State Building dengan batu bara, dibutuhkan lebih dari 45 ton batu bara per hari, kira-kira setara dua kontainer
- Pembangkit listrik Pearl Street milik Thomas Edison juga menggunakan lebih dari 20 ton batu bara per hari saat dibuka pada 1882
- Kenaikan harga tanah Manhattan membuat masalah ruang penyimpanan dan penanganan batu bara makin besar
- Dari 1790-an hingga 1880-an, harga tanah utama naik 10 kali lipat
- Dari 400 dolar per acre pada 1825, harganya melonjak menjadi lebih dari 1 juta dolar per acre pada akhir abad ke-19, atau lebih dari 30 juta dolar dalam nilai saat ini
- Jenis batu bara juga membatasi kondisi operasional
- Antrasit memiliki kandungan karbon 92–98%, terbakar panas dan bersih, tetapi sulit dinyalakan
- Bituminus memiliki kandungan karbon 45–86%, tidak sepanas antrasit dan lebih mencemari
- Kota-kota di AS mulai mengatur jelaga dan asap sejak 1880-an, tetapi regulasi sering diabaikan
- Ketika harga antrasit naik akibat pemogokan 1902, sebagian pembangkit di New York City beralih ke bituminus, dan asap menyelimuti kota serta meningkatkan keresahan warga
Pertumbuhan gedung tinggi di Manhattan dan kebutuhan pemanasan
- Antara 1850 dan 1900, populasi Manhattan meningkat dari 515 ribu menjadi 1,8 juta orang
- Kepadatan penduduk di beberapa wilayah mencapai 632 ribu orang per mil persegi, 10 kali lebih tinggi daripada saat ini
- Kepadatan berlebih menimbulkan masalah moral dan kesehatan publik, dan regulasi kawasan kumuh makin memperparah keterbatasan ruang di Manhattan
- Kereta layang seperti Ninth Avenue Line yang dibuka pada 1878 memperluas ukuran praktis kota, tetapi tarifnya belum cukup murah bagi pekerja berupah rendah untuk pulang-pergi secara rutin
- Agar Manhattan terus tumbuh, diperlukan cara membangun ke atas
- Gedung tinggi dimungkinkan berkat dua inovasi
- Lift keselamatan Elisha Otis pada 1852 mengurangi ketakutan untuk bergerak ke lantai tinggi karena rem keselamatan aktif saat kabel putus
- Kemajuan produksi baja seperti proses Bessemer membuat rangka baja dengan rasio kekuatan terhadap berat 10 kali lebih tinggi menjadi ekonomis
- Ketinggian gedung di New York meningkat cepat
- Pada 1890, gedung tertinggi memiliki 18 lantai
- Pada 1899, Park Row Building memiliki 31 lantai
- Pada 1908, Singer Building memiliki 41 lantai
- Pertumbuhan gedung tinggi menciptakan lebih banyak ruang hunian dan komersial, tetapi ruang tersebut juga membutuhkan pasokan pemanasan, listrik, dan air bersih
Birdsill Holly dan awal pemanasan distrik
- New York menanggapi masalah ini dengan pemanasan distrik, temuan Birdsill Holly
- Holly menangani risiko kebakaran kota dan masalah pasokan air, dan pada 1856 membuat perangkat yang menjadi pendahulu pompa pemadam kebakaran bertenaga uap
- ‘Holly System of Direct Water Supply and Fire Protection for Cities, Towns and Villages’ miliknya terus memasok air bertekanan ke rumah dan hidran, sehingga mengurangi kebutuhan waduk dan standpipe
- 23 kota meniru sistem ini, dan kemudian U.S. Supreme Court memerintahkan pembayaran ganti rugi kepada Holly
- Berdasarkan pengalamannya dengan pompa uap, pipa, dan kepadatan kota, Holly menggagas pemanasan distrik berbasis uap
- Caranya adalah memanaskan beberapa gedung dengan satu boiler untuk memusatkan risiko kebakaran dan logistik pemanasan
- Awalnya dimulai dengan pipa 1,5 inci, lalu diperluas menjadi pipa 3 inci di dalam trench kayu yang diinsulasi asbes
- Uap dikirim dari boiler bawah tanah di 31 Chestnut Street ke rumah-rumah tetangga
- Pada 1877, uji praktis pertama berskala distrik dimulai
- Perangkat baru seperti katup, pengatur tekanan, steam trap, bracket ekspansi termal, dan meteran diperlukan
- Hingga musim dingin, 20 rumah tangga mendaftar
- Jaringan terdiri dari pipa sepanjang 3 mil, 3 boiler, dan tekanan 25–30 psi
- Setelah uji coba berhasil, Holly Steam Combination Company didirikan, dan Holly mematenkan lebih dari 50 temuan
- Pada 1882, setidaknya 20 sistem uap Holly beroperasi, dan sistem di Denver terus beroperasi sejak 1880
Pertumbuhan New York Steam Company
- Manhattan sudah memiliki utilitas kota seperti jaringan pipa pasokan air Croton River pada 1830-an dan pipa induk gas pada 1850-an
- Wallace Andrews dan Charles E. Emery melihat rancangan Holly dan memutuskan untuk menerapkan sistem uap di New York City
- Andrews mendorong pendanaan dan izin dewan kota, sementara proyek pemasangan kabel listrik Edison juga memengaruhi iklim perizinan penggalian jalan
- Pada tahun operasi pertamanya, 1882, New York Steam mencatat total pendapatan 200.000 dolar, setara sekitar 6 juta dolar setelah disesuaikan dengan inflasi
- Stasiun uap awal dibangun di 172–176 Greenwich St, lokasi yang kini menjadi area memorial World Trade Center
- 64 boiler 250 tenaga kuda ditempatkan di 4 lantai
- Batu bara dimasukkan ke lantai atas dan disalurkan ke boiler melalui chute, sementara abu dijatuhkan ke ruang bawah tanah dengan cara yang sama
- Pada 1884, pipa sepanjang 5 mil sudah beroperasi, memasok uap kepada 250 pelanggan dari Battery hingga Murray St dekat Civic Center modern, dan menghasilkan laba
- Sistem terpusat juga memberi keuntungan dari sisi perencanaan kota dan kesehatan publik
- New York Steam Corporation memperkirakan sistem terpusat menggantikan 1,2 juta ton batu bara dan asap dari lebih dari 2.500 cerobong
- Diperkirakan pemrosesan batu bara dan abu akan membutuhkan volume setara 700 truk 5 ton per hari selama 300 hari
- Seiring gedung baru tersambung ke jaringan, biaya pemasangan pipa dan pemindahan batu bara tersebar ke tarif lebih banyak pelanggan, sehingga efisiensi sistem meningkat
- Pelanggan awal banyak berupa gedung perkantoran seperti First National Bank, dan juga mencakup restoran, generator, penatu, serta pemandian umum
- Sebagian besar pencakar langit Art Deco pada 1920–1930-an dipasok oleh New York Steam Company
- Standard Oil Building
- Ritz Tower Building
- New York Life Insurance Company
- Paramount Building
- Chrysler Building
- Waldorf-Astoria
- Rockefeller Center
- Empire State
- Pada 1931, laba tahunan mencapai 2 juta dolar, dan pada 1932 sistem ini menjadi sistem pemanas distrik terbesar di dunia dengan pipa sepanjang 65 mil dan lebih dari 2.500 gedung
Sistem uap modern yang dioperasikan ConEd
- Jaringan saat ini dimiliki oleh Consolidated Edison, atau ConEd
- Fasilitas produksinya berada di 4 lokasi di Manhattan dan 1 lokasi di Queens, serta membeli tambahan uap dari pembangkit 322MW di Brooklyn
- Fasilitas terbesar di 14th Street di tepi East River menempati sebagian besar satu blok kota
- 12 boiler besar memanaskan air hingga sekitar 177°C
- Uap didorong ke jaringan pada 150psi, sekitar 10 atmosfer
- Total kapasitas 6 lokasi boiler adalah sekitar 11,5 juta pon uap per jam
- Pada saat puncak, sistem menggunakan lebih dari 9 juta pon per jam
- Pada musim dingin, konsumsi air per jam mendekati hampir 2 kolam renang Olimpiade
- Uap biasanya keluar melalui pipa induk besar berdiameter 2–3 kaki, lalu menyebar ke jaringan pipa kecil sepanjang 105 mil
Pipa bawah tanah dan cara penyambungan gedung
- Pipa lama terbuat dari besi cor, dan dalam beberapa kasus masih memiliki insulasi asbes yang digunakan Emery, sehingga menjadi masalah saat pemeliharaan dan ketika terjadi retakan
- Pada pecah besar terakhir tahun 2023, New York City menutup 7 blok dan membersihkan gedung serta jalan di sekitarnya
- Pipa baru dibuat dari paduan baja karbon, biasanya dibungkus insulasi mineral wool, lalu ditempatkan di dalam duct beton prefabrikasi
- Mengurangi kehilangan panas
- Mengurangi dampak terhadap pipa dan kabel di sekitarnya
- Sebagian besar pipa berada 4–15 kaki di bawah tanah, lebih dalam daripada utilitas lain
- Pipa induk terdalam berada di bawah Park Avenue Tunnel, 30 kaki di bawah kereta yang berjalan antara Bronx dan Grand Central
- Saat gedung baru tersambung ke jaringan, katup layanan dan pipa dipasang, lalu tekanan uap yang masuk ke ruang bawah tanah diturunkan menjadi sekitar 125psi
- Setelah itu, sebagian besar gedung mengirim uap yang telah melewati meter dan peralatan penurun tekanan ke penukar panas untuk didistribusikan ke tiap apartemen dan ruangan
Pengukuran, tarif, dan efek kepadatan
- ConEd terutama menggunakan meter orifice plate untuk menghitung tarif pelanggan
- Pelat logam tipis dengan lubang presisi ditempatkan tegak lurus di dalam pipa
- Sensor mengukur penurunan tekanan saat uap melewati lubang tersebut untuk menghitung laju aliran
- Uap ditagih dalam satuan megapound, yaitu 1 juta pon
- Semua sambungan gedung apartemen membayar biaya layanan tetap sebesar 3.555,43 dolar per bulan pada saat penulisan
- Biaya pemakaian dikenakan mulai 11,35 dolar per megapound pada musim panas hingga 35,013 dolar pada musim puncak
- Contoh berdasarkan data NYC Department of Buildings menunjukkan efek kepadatan terhadap biaya
- Gedung hunian Midtown berisi 70 unit, 201 East 62nd Street, mengonsumsi 5.962megapound pada 2021, dengan biaya sekitar 16.741,23 dolar per bulan atau 239,16 dolar per unit per bulan
- Lincoln Towers dengan 454 unit membayar setidaknya 47.370,80 dolar per bulan untuk 19.483megapound, atau 104,34 dolar per unit per bulan
- Struktur tarif sangat menguntungkan gedung berkepadatan tinggi
Kendali tekanan dan masalah kondensat
- Tantangan besar dalam pemeliharaan jaringan uap adalah pengelolaan tekanan yang berubah saat uap bergerak dan keluar menuju gedung
- Insinyur mengontrol tekanan masuk untuk tiap pelanggan secara presisi dengan katup di kedua sisi katup layanan, dan memantau penggunaan sistem dengan sensor
- Jika tekanan terlalu tinggi, katup terbuka dan membuang uap melalui kisi-kisi
- Jika tekanan terlalu tinggi dalam waktu lama, ConEd mematikan sebagian boiler
- Jika tekanan terlalu rendah, boiler baru dinyalakan atau katup di tempat lain ditutup untuk meningkatkan pasokan
- Sebagian besar mekanisme umpan balik ini telah diotomatisasi, dan sensor elektronik serta katup berpresisi tinggi meningkatkan efisiensi sistem
- Efisiensi end-to-end sistem saat ini adalah 60% {p:60}
- Saat uap mendingin, terbentuk kondensat (condensate), yaitu tetesan air, yang terkumpul di titik rendah pipa
- Kondensat menyerap oksigen dan karbon dioksida sehingga menjadi sangat korosif
- Di segmen tua yang sulit diakses pada infrastruktur bawah tanah, perbaikan korosi bisa mahal dan berbahaya
- Pada musim dingin, kondensat dapat membeku, menyebabkan penyumbatan dan pecah
Waterhammer dan ledakan 2007
- Kegagalan paling dramatis adalah waterhammer
- Kondensat dapat terbentuk menjadi massa air yang memenuhi seluruh penampang pipa
- Ketika massa air ini bertemu uap bertekanan tinggi, ia terdorong sepanjang pipa dan dapat berakselerasi hingga 100 mil per jam, lebih dari 50 m per detik
- Saat air yang bergerak cepat menghantam katup tertutup, tikungan tajam, atau penghalang, muncul lonjakan tekanan yang jauh lebih besar daripada tekanan operasi normal
- Hal ini dapat menyebabkan kerusakan besar atau gangguan seluruh sistem
- Kegagalan besar terakhir terjadi pada 2007 di 41st dan Lexington
- Pipa berusia 82 tahun meledak dan menyebarkan serpihan ke Midtown
- Hujan lebat mendinginkan pipa sehingga kondensat terbentuk cepat dalam jumlah besar
- Steam trap yang tersumbat membuat air tidak bisa dibuang
- Tekanan internal melonjak tajam dan menyebabkan ledakan
- Hampir 50 orang terluka, dan seorang perempuan meninggal karena serangan jantung saat melarikan diri
Mengapa pemanas distrik modern beralih ke air panas
- Pada awal abad ke-20, uap mudah diperoleh dari pembangkit listrik yang sudah ada, dan karena suhunya tinggi, cocok untuk proses industri maupun kebutuhan rumah tangga
- Karena uap naik ke atas, ia secara alami cocok untuk lingkungan kota padat dengan banyak gedung tinggi
- Berkat suhu awal dan kandungan energi yang tinggi, uap dapat mengirimkan panas yang cukup dalam jarak jauh meski ada kehilangan panas
- Setelah 1930-an, rancangan sistem baru umumnya beralih menggunakan air panas sebagai media perpindahan panas
- Sistem air panas dapat digunakan hingga 180°C pada tekanan tinggi, dan serendah 40°C
- Suhu yang lebih rendah mengurangi perbedaan suhu dengan lingkungan sekitar, sehingga menurunkan kehilangan panas
- Insulasi juga umumnya lebih efektif pada suhu yang lebih rendah
- Sistem uap kehilangan 10–25% panas selama distribusi, sedangkan sistem air panas bersuhu rendah dapat menurunkannya hingga 3–5%
- Suhu dan tekanan yang lebih rendah mengurangi risiko kecelakaan tekanan tinggi dan kebocoran, sehingga pemasangan dan pemeliharaan menjadi lebih mudah, aman, dan murah
Biaya pemulihan kondensat dan kehilangan energi
- Sistem uap harus mengelola kondensat secara terpisah, sehingga kompleksitasnya meningkat
- Kondensat harus dipisahkan dari uap dan dibuang, atau dipompa kembali ke boiler melalui pipa pemulihan untuk digunakan ulang
- Biasanya 50–60% biaya modal sistem pemanas distrik masuk ke pipa dan pompa
- Pada sistem besar, pipa pemulihan bisa terlalu mahal
- Jika kondensat dibuang, 15% dari total input energi hilang, menurunkan efisiensi operasi
- Dibandingkan efisiensi 70–90% pada sistem modern, selisih efisiensi 60% pada sistem uap New York terutama berasal dari kehilangan distribusi dan pembuangan kondensat
Pemanasan distrik air panas dan sumber panas baru
- Sistem air panas mudah diintegrasikan dengan energi terbarukan karena air dapat dipanaskan dengan mudah hingga di bawah titik didih menggunakan pemanas imersi listrik
- Pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan banyak air untuk pendinginan reaktor, dan reaktor Beznau serta Haiyang sudah memasok ratusan GWh panas per tahun untuk pemanasan distrik
- Pusat data juga merupakan sumber panas potensial karena hampir seluruh input listriknya diubah menjadi panas
- Satu pusat data besar dapat menghasilkan panas 20–50 MW
- Pada 2024, pusat data di seluruh dunia mengonsumsi total daya 47 GW
- Beberapa pengembangan baru memanfaatkan panas sisa London Underground dengan pompa panas untuk digunakan dalam pemanasan distrik
- Air cair 100°C memiliki kapasitas panas jenis sekitar dua kali lebih besar daripada uap pada suhu yang sama, sehingga menyimpan sekitar dua kali energi untuk setiap kenaikan suhu per kg
- Sistem berbasis air panas dapat menyimpan energi pada saat permintaan listrik rendah atau pembangkitan energi terbarukan tinggi, lalu melepaskannya kemudian sebagai panas
- Jaringan pemanas perkotaan juga dapat berperan sebagai penyimpanan energi skala kota yang membantu jaringan listrik
Contoh pemanasan distrik di dunia
- Ada puluhan ribu sistem pemanasan distrik di seluruh dunia, terutama banyak di Eropa Utara dan Eropa Timur
- Skala perpipaan di kota-kota besar sangat besar
- Helsinki: 870 mil
- Copenhagen: lebih dari 1.000 mil
- Stockholm: 1.200 mil
- Vienna: lebih dari 750 mil
- Moscow: lebih dari 10.000 mil
- Copenhagen memasok lebih dari 99% kebutuhan pemanasan kota melalui pemanasan distrik
- Moscow United Energy Company memasok panas bagi 90% penduduk Moscow
- Di Inggris ada 2.000 sistem pemanas yang melayani dua bangunan atau lebih, dan lebih dari sepertiganya berada di London
- Ini mencakup sekitar 2% dari kebutuhan panas Inggris
- Sistem air panas Pimlico yang terkenal dibuka pada 1950 dan menyediakan pemanasan bagi lebih dari 3.000 rumah tangga menggunakan panas buangan dari Battersea Power Station, serta masih beroperasi hingga kini
- Westminster sedang mempertimbangkan renovasi atau penutupan sistem Pimlico karena penuaan dan intensitas karbonnya
Kapan uap masih menguntungkan
- Sebagian sistem mulai beralih dari uap, dan sistem baru kemungkinan besar akan beroperasi dengan air panas
- Meski begitu, uap masih memiliki keunggulan yang jelas
- Uap bergerak dengan sendirinya, sehingga tidak perlu dipompa sampai ke tempat yang dibutuhkan
- Sistem air panas harus memompa air kembali
- Sistem uap yang membuang kondensat membutuhkan kira-kira hanya setengah jumlah pipa
- Banyak proses industri membutuhkan uap secara langsung
- Dalam kondisi tertentu, pemanasan distrik berbasis uap masih bisa menjadi pilihan yang disukai
Syarat agar pemanasan distrik layak
- Pemanasan distrik benar-benar merupakan teknologi berskala distrik, dan membutuhkan kepadatan permintaan panas yang tinggi
- Karena kehilangan panas dan biaya infrastruktur, jika kepadatan panas linear—yakni jumlah panas yang dijual per 1 m pipa jaringan—kurang dari 2–3 MWh per tahun, umumnya keekonomiannya rendah
- Ini setara dengan kepadatan minimum sekitar 12 rumah tangga per acre, atau 30 rumah tangga per hektare
- Tingkat ini mendekati rata-rata pengembangan pinggiran kota baru di Inggris, tetapi tergolong kepadatan yang cukup tinggi untuk pengembangan pinggiran kota di AS
- Zona penggunaan hunian R1 di Los Angeles memiliki ukuran bidang minimum 0,114 acre, sehingga tidak memenuhi standar ini, dan tiga perempat lahan hunian kota tersisih
- Pemanasan distrik biasanya menargetkan pengembangan yang lebih kecil dan padat
- Kompleks perumahan
- Kawasan bisnis pusat
- Kompleks pemerintahan
- Kampus
- Rumah sakit, universitas, dan fasilitas industri dapat menjadi anchor dengan menyediakan permintaan panas dasar yang stabil sehingga meningkatkan keekonomian sistem
Biaya awal dan dukungan kebijakan
- Biaya modal awal tinggi
- Berdasarkan studi tahun 2014, biaya jaringan pemanasan distrik di Inggris sekitar 1.242 pound sterling per 1 m pipa
- Biaya konstruksi yang tinggi dan sistem perencanaan yang kompleks di negara-negara berbahasa Inggris membuat biaya semakin besar
- Ada insentif komersial bagi penghuni untuk mendukung sistem semacam ini
- Di Denmark, 94,4% energi distrik lebih murah daripada sumber panas mandiri alternatif berdasarkan tarif yang diregulasi
- Beberapa perhitungan di UK menunjukkan penghematan tahunan 350 pound sterling dibanding boiler gas, dan 950 pound sterling per tahun dibanding pompa panas udara
- Agar pemanasan distrik meluas, kemungkinan besar dibutuhkan dukungan kebijakan dan insentif finansial yang signifikan untuk melewati hambatan awal
- Pemerintah UK secara eksplisit mengatur pasar dalam Energy Act 2023, dan memulai konsultasi untuk meninjau heat network zoning
- Ringkasan konsultasi memperkirakan bahwa suatu saat hingga 20% panas di Inggris dapat dipasok melalui jaringan panas
Posisi sistem uap New York
- Sistem uap New York City adalah anakronisme ikonis yang telah menjadi bagian dari keseharian kota dan bahasa visualnya
- Sistem ini berfungsi sebagai teknologi penting pada masa ketika gedung-gedung Manhattan mulai menjulang ke langit
- Sistem ini merupakan salah satu fondasi historis pemanasan distrik yang kemudian diekspor dan disempurnakan ke seluruh dunia
- Kota masa depan kemungkinan tidak akan digerakkan oleh ratusan mil pipa uap
- Namun, sebagian besar pemanasan dan pendinginan kota masa depan dapat dilakukan oleh sistem distrik yang memompa air melalui pipa berinsulasi sangat baik
1 komentar
Komentar Hacker News
Artikel ini mengasumsikan efisiensi ujung-ke-ujung sebesar 60%. Di luar itu, ada juga biaya pemeliharaan generator uap dan jaringan pipa
Jaringan transmisi listrik kira-kira efisien 85% sampai ke konsumen, dan radiator listrik resistif lama efisien 100%. Jadi saya penasaran apakah ada alasan bagi gedung baru untuk bergabung dengan sistem uap
Namun jika dilihat dari potensi panasnya, teknologi lama hanya sekitar 33%, dan teknologi modern terbaik pun sekitar 45%. Ketika batu bara atau gas alam dibakar, banyak panas dihasilkan dan sebagian memutar turbin, tetapi sebagian besar dibuang ke atmosfer melalui kondensor atau gas buang
Di sinilah distribusi uap menjadi bagus. Karena memungkinkan kogenerasi yang memanfaatkan sebagian panas buangan dari produksi listrik secara efisien untuk industri pemanasan. Pembangkit listrik membutuhkan uap superkritis 1000F·1000 PSI, tetapi jaringan uap hanya memerlukan uap sekitar 150 PSI·350F; uap ini masih mengandung banyak energi dari burner, tetapi relatif kurang berguna bagi turbin
Jadi memanaskan dengan listrik berarti membuang begitu saja panas gratis itu. Tentu saja jaringan distribusi panas juga tidak gratis
Jika listrik dihasilkan dari surya dan angin serta bisa disimpan, pemanasan listrik bisa menjadi lebih ekonomis. Menyimpan panas matahari secara langsung jauh lebih sulit
Usage fees are then added on top, paying anywhere from $11.35 per megapound in the summer to $35.013 during peak season., tetapi uap dengan kurang dari 1112 BTU per pon akan mengembun dibandingkan suhu ruangan, jadi kandungan panas satu megapound uap minimal 325.895 kWhItu setara biaya marjinal sekitar 1–3 sen per MMBtu, atau 3,5–11 sen per MWh. Biaya sambungan $3.555 jauh lebih kecil daripada biaya uap $13k–$44k yang disebutkan dalam artikel
Sebagai perbandingan, gas alam beberapa dolar per MMBtu dan listrik grosir $40–$60 per MWh. Uap lebih murah beberapa orde magnitudo
Jika harga dalam artikel akurat, Lincoln Towers tampaknya membayar $2,43 per megapound, jauh lebih rendah daripada tarif penggunaan $11,35 yang baru saja disebutkan, entah apa alasannya, tetapi uap pada dasarnya hampir gratis. Mungkin ada subsidi atau regulasi yang mewajibkan produksinya. Karena sebagian besar uap berasal dari kogenerasi sebagai produk samping proses pengurangan polusi, masuk akal jika biayanya rendah, tetapi untuk menjelaskan harga ini, sepertinya hampir semua uap harus merupakan produk samping
Biaya peluang “sebenarnya bisa dipakai untuk hal lain” adalah 0
Bagian ini khususnya menarik perhatian saya:
in 1962, the anthracite seam under Centralia, PA – 25 miles to the west of Lehigh County – caught on fire and is still burning today.)Mengejutkan bahwa tambang batu bara bawah tanah terbakar selama lebih dari 60 tahun dan masih menyala. Saya penasaran berapa lama lagi tambang itu akan terus terbakar. Foto-foto di Google juga cukup menarik
https://www.dmr.nd.gov/ndgs/ndnotes/ndn13_h.htm dan https://www.dmr.nd.gov/ndgs/documents/newsletter/2013Winter/...
Banyak penjelajah awal mencatat kebakaran batu bara di wilayah northern Great Plains, dan selama bertahun-tahun kebakaran padang rumput berkali-kali menyulut lapisan lignit. Di Theodore Roosevelt National Park di North Dakota barat dan dua lokasi dekat Amidon, lapisan lignit masih terbakar selama bertahun-tahun hingga belum lama ini, dan lapisan lignit di Buck Hill dalam taman tersebut terbakar pada 1951–1977
Namun ini hanya sejarah modern. Saat melakukan kerja lapangan di sebuah butte besar di western North Dakota, saya menemukan kerikil klinker di Arikaree Formation, yang menunjukkan bahwa batu bara sudah terbakar sebelum batuan itu diendapkan sekitar 25 juta tahun lalu. Kemungkinan besar sejak padang rumput pertama kali muncul sekitar 40 juta tahun lalu, kebakaran menyapu dataran North Dakota dan menyulut lapisan batu bara
https://en.wikipedia.org/wiki/Yanar_Dagh
https://www.cnn.com/travel/article/yanar-dag-azerbaijan-land...
Seattle juga punya yang seperti ini. University of Washington juga memilikinya, dan mengejutkan bahwa sampai sekarang masih masuk akal secara ekonomi
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Seattle_Steam_Company
Waktu kecil saya sering pergi ke pusat kota Indianapolis, dan selalu takut melihat uap naik dari manhole serta kisi-kisi jalan. Ternyata ketakutan itu bukan tanpa alasan; kadang-kadang memang meledak [2]
0: https://en.wikipedia.org/wiki/Perry_K._Generating_Station
1: https://info.citizensenergygroup.com/thermal/history
2: https://www.wfyi.org/news/articles/locking-covers-installed-...
Pelanggan terbesarnya adalah rumah sakit-rumah sakit di atas bukit, dan uapnya dipakai bukan hanya untuk pemanas, tetapi juga untuk sterilisasi alat medis
Salah satu dari tiga buku favorit saya semasa kecil berkaitan dengan artikel ini. Buku itu juga merupakan alegori yang bagus tentang berlalunya waktu dan teknologi. Layak dicari satu eksemplar, dan saya masih menyimpan buku saya
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Mike_Mulligan_and_His_Steam_...
Baru tahu bahwa distribusi uap ditemukan di AS sekitar tahun 1880, dan masih digunakan di NYC. Saya tidak pernah terpikir bahwa “Steam Plants” secara harfiah berarti fasilitas yang memproduksi uap untuk distribusi; saya kira itu hanya ungkapan jenaka karena mengeluarkan asap putih
Bukan hanya jaringan kecil yang berjalan dengan uap. Pemanas uap Munich dimulai sejak 1908, dan sejak 2022 sedang dikonversi dengan biaya besar ke sistem air panas agar lebih mudah mengakomodasi panas bumi dan sumber panas berbasis heat pump terbarukan lainnya. Itu karena sumber panas seperti ini tidak bisa menjadi cukup panas untuk menghasilkan uap superkritis [1]
[1] https://www.swm.de/dam/doc/geschaeftskunden/fernwaerme/flyer...
Orang New York tampaknya sangat suka memasukkan sesuatu ke dalam pipa. Hal-hal biasa seperti air, limbah, dan gas belum cukup, jadi mereka memasukkan uap ke pipa; di Roosevelt Island mereka memasukkan campuran sampah dan vakum ke pipa [1]; dulu mereka juga memasukkan surat ke pipa [2]; sepertinya mereka juga menyalurkan tikus lewat pipa ke rumah-rumah orang; kadang ada orang yang memasukkan bubuk mesiu ke pipa [3]; bahkan mereka juga memasukkan diri mereka sendiri ke pipa [4]
Ini terlalu Freudian, sepertinya perlu dibicarakan dengan terapis
[1] https://www.untappedcities.com/inside-roosevelt-islands-futu...
[2] https://www.untappedcities.com/pneumatic-tube-mail-new-york-...
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/George_Metesky
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Second_Avenue_Subway
Shoreham Nuclear Power Plant dibangun oleh Long Island Lighting Company(LILCO) pada 1973–1984 dengan biaya sekitar 6 miliar dolar, tetapi tidak pernah digunakan dan sepenuhnya dibongkar pada 1994. Ini termasuk salah satu proyek industri termahal yang selesai dibangun tetapi tidak pernah digunakan sesuai tujuan awalnya
Saya penasaran seberapa umum sistem pemanas distrik. Montpelier di Vermont menghasilkan uap dengan tungku kayu dan memasoknya ke sebagian besar pusat kota kecilnya: https://www.montpelier-vt.org/427/Project-Background
Saya tidak begitu tahu sumber bahan bakar jaringan Minneapolis, tetapi jaringan St Paul memakai serpihan kayu, limbah kayu, dan gas alam
Minneapolis: https://cordiaenergy.com/our-networks/minneapolis/
St Paul: https://www.districtenergy.com/
Jaringan uap berusia 30 tahun itu kadang bocor, sehingga terlihat seperti mata air panas mendidih yang menggelegak dari tanah
Saya ingin tahu seberapa jauh lebih murah pemanas seperti ini untuk rumah saya dibanding pemanas minyak
(1) https://www.enwave.com/locations/pei.htm
Fakta favorit saya tentang sistem distribusi uap adalah bahwa sistem itu juga bisa dipakai untuk pendinginan. Caranya dengan kompresor bertenaga uap atau pendinginan adsorpsi
Setidaknya yang pertama tampaknya benar-benar diterapkan atau diteliti sebagai opsi oleh ConEd di NYC: https://web.archive.org/web/20071008014254/http://www.coned....