4 способа управления энергией в зданиях, которые также помогают энергосистеме

Электросети имеют фундаментальное значение в современном обществе. Они мгновенно поставляют большое количество энергии для зданий, и у нас нет другого метода доставки энергии, который соответствовал бы их масштабу и скорости. Однако электрические сети также имеют свои технические ограничения, и отключения электроэнергии случаются, когда они не успевают за потреблением.

В большинстве случаев электрические сети работают на неполной мощности. Например, они слегка загружены после полуночи, когда большая часть населения спит и используется меньше оборудования. С другой стороны, мощность сети может быть исчерпана в жаркие летние дни, когда в зданиях используются системы кондиционирования воздуха на полную мощность.

1) Аккумуляторные системы

Возможно, вы заметили, что системы хранения энергии, такие как Tesla Powerwall, вызывают много шума — и на то есть причина. При использовании в проектах коммунального масштаба солнечные панели и ветряные турбины могут производить электроэнергию по более низкой цене, чем уголь, который на протяжении десятилетий был самым дешевым источником энергии. Однако это не означает, что наши сети могут сразу стать на 100% возобновляемыми:

• Солнечные батареи и ветряные турбины рентабельны, но они вырабатывают электроэнергию только при наличии соответствующих входов. Ночью солнечная энергия не генерируется, а мощность ветряных турбин падает до нуля, когда воздух неподвижен.
• Ископаемые виды топлива более дороги и загрязняют окружающую среду, но они могут генерировать электроэнергию в любое время. Электростанция, работающая на угле или газе, может работать круглосуточно, без выходных, пока есть топливо.

С помощью аккумуляторных систем солнечные панели и ветряные турбины могут обеспечивать большую долю нашей электроэнергии. Энергия накапливается при избыточном производстве и потребляется при высоком спросе. При наличии достаточной емкости для хранения энергии изменчивый характер солнечной и ветровой энергии больше не является проблемой.

Перспективной концепцией является установка аккумуляторов в нескольких зданиях и их соединение с помощью интеллектуальной платформы. Емкость хранения энергии и выходная мощность многих распределенных систем могут быть скоординирована, что делают сетку более гибкой — это называется виртуальная электростанция.

2) Плата за электромобиль

Зарядные устройства для электромобилей в коммерческих зданиях выполняют две основные функции:

• Они поощряют использование электромобилей, поскольку есть больше мест, где их можно подзарядить. Это может помочь обезуглерожить транспортный сектор.
• Они могут поглощать излишки электроэнергии из возобновляемых источников, используя их для зарядки подключенных к электросети электромобилей.

В местах с широким распространением солнечной энергии, таких как Калифорния, большое количество электроэнергии, вырабатываемой около полудня, может даже стать проблемой. Операторы сетей вынуждены сокращать производство на обычных электростанциях, иначе сеть может стать нестабильной и отключиться. В сочетании с аккумуляторными системами для зданий зарядные устройства для электромобилей могут помочь поглотить эти пики солнечной генерации.

3) Чиллерные установки с хранилищем льда

Как упоминалось выше, кондиционер может перегружать сеть в самые жаркие летние дни. Электрокомпании постоянно модернизируют свои линии электропередач и трансформаторы, чтобы удовлетворить спрос, и эти инвестиции окупаются за счет более высоких цен на энергию. Хранение льда может смягчить влияние систем охлаждения на потребность сети:

• Владельцы зданий могут настроить свои холодильные установки на производство льда в непиковые часы или когда есть много дополнительной энергии из возобновляемых источников.
• Работа чиллеров может быть снижена в часы пиковой нагрузки, уменьшая нагрузку на сеть, а хранящийся лед можно растопить для обеспечения кондиционирования воздуха.

Концепцию чиллерных установок с хранением льда можно применять в системах централизованного холодоснабжения, снижая энергопотребление сразу многих зданий. В Чикаго есть крупнейшая в мире система централизованного охлаждения с этой технологией, способная снизить спрос на 200 МВт при таянии льда.

4) Контролируемые нагрузки

Основной принцип контролируемой нагрузки очень прост, и эта концепция широко используется для снижения спроса на энергосистему в Австралии:

• Некоторые электрические устройства имеют гибкий график работы — они могут выполнять свою функцию в любое время суток.
• Эти устройства подключаются к отдельному счетчику электроэнергии и получают более низкий тариф.
• В обмен на это преимущество владелец соглашается использовать эти устройства только при небольшой нагрузке на электросеть, а не в часы пиковой нагрузки.

Например, если у вас есть регулируемый тариф на нагрузку для системы горячего водоснабжения , вы не можете использовать нагреватель во время пиковой нагрузки — обычно это происходит в вечернее время. Однако вы можете нагревать воду по более низкому тарифу в другое время дня, а также можете использовать накопитель горячей воды в часы пиковой нагрузки.

Контролируемая нагрузка также является популярным вариантом для обогревателей бассейнов, которые могут снизить их стоимость за счет работы с непиковой мощностью.

Заключение

Электросети обходятся дороже в эксплуатации при резких пиках энергопотребления в определенные часы. Пропускная способность сети должна быть достаточно высокой для удовлетворения самого большого ожидаемого спроса, но это также означает наличие простаивающей мощности в остальное время. Однако коммунальные предприятия должны возмещать свои капитальные и постоянные затраты, и это достигается за счет более высоких тарифов.

Меры по управлению энергопотреблением могут контролировать потребление энергии в зданиях , снижая плату за потребление и потребление в часы пик. В то же время сеть выигрывает от сокращения пикового спроса — это снижает потребность в частых обновлениях инфраструктуры, предотвращая скачки цен на кВтч, которые могут возникнуть в связи с этим.