Aardgas ontsnapt uit waterverwarmingssystemen door lekken en omdat een deel niet wordt verbrand door de brander. Deze kleine inefficiënties kunnen oplopen:de resulterende uitstoot van methaan - een krachtig broeikasgas - voor waterverwarmers in de Verenigde Staten is mogelijk meer dan drie keer hoger dan verwacht, volgens een nieuwe Stanford-studie. Het goede nieuws, echter, is dat er eenvoudige oplossingen beschikbaar zijn die in de meeste economieën van de wereld kunnen worden toegepast.

"Deze apparaten laten minder dan 1 procent van hun gas ontsnappen, maar dat geldt ook voor de aardgasproductie aan de andere kant van het systeem, en dan hebben we alle lekkende leidingen en meters ertussen, " zei Rob Jackson, de hoofdauteur van de studie en een professor in Aardsysteemwetenschap aan de School of Earth van Stanford University, Energie- en milieuwetenschappen (Stanford Earth). "Het repareren van gaslekken is een iteratieve uitdaging. Voor boilers, wij weten wat ons te doen staat."

Aardgassystemen, van putkussens tot kookplaten, zijn lek. Het gas dat ontsnapt in de atmosfeer, hetzij van een kapotte klep op een pijpleiding of van de seconden dat een brander de waakvlam nog niet heeft opgevangen, bestaat voor 90 procent uit methaan. Methaan is vele malen effectiever in het vasthouden van warmte dan koolstofdioxide en is verantwoordelijk voor bijna een vierde van de opwarming in de atmosfeer van de aarde door alle broeikasgassen. In de afgelopen vijf tot tien jaar, veel werk is gericht geweest op het vinden en oplossen van deze lekken.

"Verspild aardgas van apparaten in huizen en commerciële gebouwen is waarschijnlijk de minst begrepen oorzaak van klimaatverandering door aardgasgebruik, " zei de hoofdauteur van de nieuwe studie, Erik Lebel, een doctoraat student in Stanford's Department of Earth System Science.

De onderzoekers concentreerden zich op waterverwarmers omdat het verwarmen van water goed is voor een vierde van het aardgasverbruik in het gemiddelde Amerikaanse huis dat gas gebruikt voor warm water, koken en verwarmen. De 58 miljoen Amerikaanse boilers die aardgas gebruiken, lekken ongeveer 91, 000 ton methaan per jaar als onverbrand gas. Meer dan 20 jaar, gezien de veel grotere potentie van methaan als broeikasgas dan koolstofdioxide, dat 91, 000 ton verwarmt aarde maar liefst 7,8 miljoen ton CO ₂ .

"Dat is een heel klein deel van de totale Amerikaanse uitstoot, maar het is het equivalent van 1,7 miljoen auto's die een jaar lang op benzine rijden, " legde Jackson uit, die ook een senior fellow is bij Stanford's Precourt Institute for Energy.

De studie bewaakte waterverwarmers in 64 huizen in de provincies Santa Clara en San Mateo in Californië van juni 2018 tot november 2019. Hoewel er weinig onderzoeken zijn uitgevoerd naar methaanlekkage door apparaten, een studie keek naar aardgasboilers in Californië en schatte dat de emissies over de hele staat ongeveer 5,4 miljard gram bedroegen. De nieuwe Stanford-studie - die meer metingen omvat van de aan- en uitpulsen in het nieuwere type tankloze boilers en meer metingen van waakvlamemissies van conventionele boilers - schat dat cijfer voor Californië op 17,7 miljard gram, meer dan drie keer zoveel.

Opslagtank versus tankloos

De studie vond een zeer significant verschil in emissiewaarden tussen deze twee basistypes van aardgasboilers. De conventionele aardgasboiler slaat het verwarmde water op in een tank. De andere, nieuwere type verwarming heeft geen tank. Wanneer een warmwaterkraan wordt geopend, de tankless boiler ontsteekt onmiddellijk het gas om stromend water te verwarmen. Een zeer klein maar groeiend aantal Amerikaanse waterverwarmers is tankloos. In Europa en Azië, ongeveer een op de vijf systemen slaat geen warm water op. wereldwijd, tankloze systemen groeien jaarlijks met meer dan 7 procent.

"Aangezien die groeitrend naar verwachting zal doorzetten, we vonden het belangrijk om de twee modellen te vergelijken, "zei Lebel. "Gemiddeld, we vonden ongeveer twee keer zoveel methaanemissies van boilers zonder tank dan van boilers voor opslag."

Echter, tankloze kachels zijn efficiënter. Ze verbranden minder aardgas per gallon warm water dan conventionele systemen en produceren daardoor minder koolstofdioxide. In totaal, tankless boilers stoten 18 procent minder broeikasgassen uit dan boilers voor opslag.

Gelukkig, omdat tankloze boilers gewoon nog steeds populairder worden, vooral in Noord-Amerika, nieuwe modellen kunnen opnieuw worden ontworpen om gelekt en onverbrand aardgas te verminderen. Iedereen die in de buurt van een waterverwarmer of een ruimteverwarmer is geweest toen deze ontsteekt, heeft de verbranding aan het begin van een cyclus gehoord; dit is wanneer een uitbarsting van aardgas onverbrand ontsnapt. Methaan komt ook vrij wanneer de unit wordt uitgeschakeld. Dit geldt voor beide typen boilers.

Maar, voor tankless heaters zijn de aan/uit-pulsen goed voor bijna 60 procent van de uitgestoten methaan. Modellen zonder tank gaan aan en uit telkens wanneer een warmwaterkraan wordt geopend en gesloten. Opgeslagen water wordt periodiek verwarmd of opgewarmd. De onderzoekers suggereren dat de aan/uit-pulsen van tankloze boilers aanzienlijk kunnen worden verlaagd om methaanlekkage te verminderen zonder hun prestaties te verminderen.

"We vinden andere vrij eenvoudige ontwerpoplossingen, te, " zei Jackson. "Voor kachels met tanks, het grootste deel van het vrijkomen van onverbrand gas komt van de waakvlam wanneer de verwarming inactief is. Standaard waakvlammen moeten worden vervangen door elektronische ontstekers."

Uit het onderzoek blijkt ook dat de groeiende populariteit van kranen met één handgreep heroverwogen moet worden, ongeacht het type verwarming.

"Met ééngreepskranen, mensen activeren onbewust heet water door de hendel recht omhoog en vervolgens naar de koude kant te bewegen. Of ze gaan voor warm water, maar besluiten dan dat ze er echt niet op willen wachten, Jackson zei. "Het is een eenvoudige maar zinloze bron van uitstoot van zowel methaan als CO ₂ dat wordt elke dag vermenigvuldigd."