Naturgas släpper ut från vattenvärmesystem genom läckage och eftersom en del inte förbränns av brännaren. Dessa små ineffektiviteter kan läggas samman:De resulterande utsläppen av metan - en kraftfull växthusgas - för varmvattenberedare över hela USA är potentiellt mer än tre gånger högre än förväntat, enligt en ny Stanford-studie. De goda nyheterna, dock, är att enkla korrigeringar finns tillgängliga som kan tillämpas i de flesta av världens ekonomier.

"Dessa apparater låter mindre än 1 procent av sin gas fly, men så är naturgasproduktionen i den motsatta änden av systemet, och sedan har vi alla läckande rörledningar och mätare däremellan, sa Rob Jackson, studiens seniorförfattare och professor i jordsystemvetenskap vid Stanford University's School of Earth, Energi- och miljövetenskaper (Stanford Earth). "Att åtgärda gasläckor är en iterativ utmaning. För vattenvärmare, vi vet vad vi måste göra."

Naturgassystem, från brunnsdynor till spishällar, är läckande. Gasen som kommer ut i atmosfären, antingen från en trasig ventil på en rörledning eller från sekunderna när en brännare ännu inte har fångat pilotljuset, är 90 procent metan. Metan är många gånger mer effektivt för att fånga upp värme än koldioxid och ansvarar för nästan en fjärdedel av uppvärmningen i jordens atmosfär från alla växthusgaser. Under de senaste fem till tio åren har mycket arbete har fokuserat på att hitta och åtgärda dessa läckor.

"Slöseri med naturgas från apparater i hem och kommersiella byggnader är förmodligen den minst förstådda orsaken till klimatförändringar från naturgasanvändning, " sa den nya studiens huvudförfattare, Eric Lebel, en doktorsexamen student vid Stanfords Department of Earth System Science.

Forskarna fokuserade på varmvattenberedare eftersom värmande vatten står för en fjärdedel av naturgasförbrukningen i ett genomsnittligt hem i USA som använder gas för varmvatten, matlagning och uppvärmning. De 58 miljoner amerikanska varmvattenberedarna som använder naturgas läcker runt 91, 000 ton metan per år som oförbränd gas. Över 20 år, med tanke på metans mycket större kraft som växthusgas än koldioxid, att 91, 000 ton värmer jorden så mycket som 7,8 miljoner ton CO ₂ .

"Det är en mycket liten del av USA:s totala utsläpp, men det motsvarar 1,7 miljoner bilar som körde på bensin under ett år, " förklarade Jackson, som också är senior fellow vid Stanfords Precourt Institute for Energy.

Studien övervakade vattenvärmare i 64 bostäder i Santa Clara och San Mateo län i Kalifornien från juni 2018 till november 2019. Även om få studier har utförts på metanläckage av apparater, en studie tittade på naturgasvärmare i Kalifornien och uppskattade att utsläppen i hela staten var cirka 5,4 miljarder gram. Den nya Stanford-studien – som inkluderar fler mätningar av på- och av-pulserna i den nyare typen av tanklösa varmvattenberedare och fler mätningar av pilotljusemissioner från konventionella varmvattenberedare – uppskattar den siffran för Kalifornien till 17,7 miljarder gram, mer än tre gånger så mycket.

Förvaringstank vs. tanklös

Studien fann en mycket signifikant skillnad i utsläppshastigheter mellan dessa två grundläggande typer av naturgasvattenberedare. Den konventionella naturgasvärmaren lagrar uppvärmt vatten i en tank. Den andra, nyare typ av värmare har ingen tank. När en varmvattenkran öppnas, den tanklösa varmvattenberedaren tänder omedelbart upp gasen för att värma rinnande vatten. Ett mycket litet men växande antal amerikanska varmvattenberedare är tanklösa. I Europa och Asien, runt ett av fem system lagrar inte varmvatten. Globalt sett tanklösa system växer med en årlig takt över 7 procent.

"Eftersom den tillväxttrenden förväntas fortsätta, vi tyckte det var viktigt att jämföra de två modellerna, " sa Lebel. "I genomsnitt, vi hittade ungefär dubbelt så mycket metanutsläpp från tanklösa vattenvärmare än från lagringsvattenberedare. "

Dock, tanklösa värmare är mer effektiva. De förbränner mindre naturgas per gallon varmvatten än konventionella system och producerar därför mindre koldioxid. Totalt, tanklösa vattenvärmare avger 18 procent mindre växthusgaser än lagringsvattenberedare.

Lyckligtvis, eftersom tanklösa vattenvärmare bara fortfarande blir mer och mer populära, speciellt i Nordamerika, nya modeller kan omkonstrueras för att minska läckt och oförbränd naturgas. Alla som har varit i närheten av en varmvattenberedare eller rumsvärmare när den tänds har hört förbränningen i början av en cykel; detta är när en skur av naturgas släpper ut obränt. Metan frigörs också när enheten stängs av. Detta gäller för båda typerna av varmvattenberedare.

Men, för tanklösa värmare står på/av -pulserna för nästan 60 procent av utsläppt metan. Tanklösa modeller slås på och av varje gång en varmvattenkran öppnas och stängs. Lagrat vatten värms upp eller återuppvärms med jämna mellanrum. Forskarna föreslår att på/av -pulserna från tanklösa vattenvärmare kan sänkas avsevärt för att minska metanläckage utan att minska deras prestanda.

"Vi hittar andra ganska enkla designfixar, för, " sa Jackson. "För värmare med tankar, det mesta av utsläppet av oförbränd gas kommer från kontrollampan när värmaren är inaktiv. Standard kontrollampor bör bytas ut mot elektroniska tändare. "

Studien finner också att den växande populariteten för kranar med ett handtag bör omprövas, oavsett värmartyp.

"Med kranar med ett handtag, människor utlöser varmt vatten drar omedvetet genom att flytta handtaget rakt upp och sedan till den kalla sidan. Eller så går de på varmvatten men bestämmer sig för att de verkligen inte är villiga att vänta på det, " sade Jackson. "Det är en enkel men meningslös källa till utsläpp av både metan och koldioxid ₂ som multipliceras varje dag. "