Pienāk vasarai, cilvēki lielākajā daļā ASV ieslēdz gaisa kondicionētājus, wager, ja jūs esat tāds kā es, jūs vienmēr jūtaties mazliet vainīgs. Iepriekšējās paaudzes pārvaldītas bez gaisa kondicionēšanas – vai man tas tiešām ir vajadzīgs? Un cik slikti ir izmantot visu šo elektrību dzesēšanai sasilšanas pasaulē?
Ja es atstāju gaisa kondicionētāju, es pārāk karstu. Wager, ja visi vienlaikus ieslēdz gaisa kondicionieri, elektrības pieprasījuma palielināšana, kas var piespiest elektrotīkla operatorus aktivizēt dažus no Dārgākās un netīrākās elektrostacijasApvidū Dažreiz šie smailes var jautāt pārāk daudz tīkla un novest pie Brownouts vai aptumšošanaApvidū
Izpētīt Es Nesen publicēts ar zinātnieku komandu, tomēr man liek justies mazliet labāk. Mēs esam secinājuši, ka to ir iespējams Koordinēt lielu skaitu mājas gaisa kondicionēšanas vienību darbībuPiedāvājuma un pieprasījuma līdzsvarošana pēc enerģijas tīkla – un neliekot cilvēkiem izturēt augstu temperatūru savās mājās.
Pētījumi šajā virzienā, izmantojot Gaisa kondicionieru tālvadības pults Lai atbalstītu režģi, ir daudzus gadus Izpētīja teorētiskās iespējas piemēram, šis. Tomēr praksē ir parādītas dažas pieejas un nekad nav tik augstas vērtības pielietojuma un šajā mērogā. Sistēma, kuru mēs izstrādājām, parādīja ne tikai spēju līdzsvarot režģi sekunžu laikā, wager arī pierādīja, ka to ir iespējams izdarīt, neietekmējot iedzīvotāju komfortu.
Ieguvumi ietver enerģijas tīkla uzticamības palielināšanu, kas tīklam atvieglo atjaunojamās enerģijas pieņemšanu. Mūsu mērķis ir pārvērst gaisa kondicionierus no enerģijas tīkla izaicinājuma par aktīvu, atbalstot pāreju no fosilā kurināmā uz tīrāku enerģiju.
Regulējams aprīkojums
Mans pētījums koncentrējas uz baterijām, saules paneļiem un elektrisko aprīkojumu – piemēram, elektriskajiem transportlīdzekļiem, ūdens sildītājiem, gaisa kondicionieriem un siltumsūkņiem – tas var pielāgot sevi līdz patērē atšķirīgu enerģijas daudzumu dažādos laikosApvidū
Sākotnēji ASV Tika uzbūvēts elektriskais režģis transportēt elektrību no lielām elektrostacijām uz klientu mājām un uzņēmumiem. Un sākotnēji elektrostacijas bija lielas, centralizētas operācijas, kas sadedzināja ogles vai dabasgāzi, vai novāca enerģiju no kodolreakcijām. Šie augi parasti vienmēr bija pieejami un varēja pielāgot to, cik daudz enerģijas viņi radīja, reaģējot uz klientu pieprasījumu, tāpēc režģis būtu līdzsvarots starp enerģiju, kas ienāk no ražotājiem un to izmanto patērētāji.
Wager režģis ir mainījies. Ir vairāk atjaunojamo enerģijas avotuno kura jauda ne vienmēr ir pieejama – piemēram, saules paneļi naktī vai vēja turbīnas mierīgās dienās. Un ir ierīces un aprīkojums, ko es studēju. Šīs jaunākās iespējas, ko sauc par “sadalītiem enerģijas resursiem”, ģenerē vai uzglabā enerģiju netālu no tā, kur patērētājiem tas ir nepieciešams, vai arī pielāgojiet, cik daudz enerģijas viņi izmanto reālā laikā.
Tomēr viens tīkla aspekts nav mainījies: sistēmā nav daudz krātuves. Tātad katru reizi, kad ieslēdzat gaismu, uz brīdi nav pietiekami daudz elektrības, lai nodrošinātu visu, kas to vēlas, tad režģim ir nepieciešams strāvas ražotājs, lai radītu nedaudz lielāku jaudu. Un, izslēdzot gaismu, tur ir mazliet par daudz: jaudas ražotājam ir jāatstāj lejup.
Veids, kā elektrostacijas zina, kādi reāllaika jaudas pielāgojumi ir nepieciešami, rūpīgi uzraugot tīkla biežumu. Mērķis ir visu laiku nodrošināt elektrību pastāvīgā frekvencē – 60 herz -. Ja ir nepieciešama lielāka jauda, nekā tiek ražots, frekvences kritumi un elektrostacija palielina izvadi. Ja tiek ražots pārāk daudz enerģijas, biežums palielinās un elektrostacija nedaudz palēnina ražošanu. Šīs darbības, ko sauc par “frekvences regulējumu”, notiek dažu sekunžu laikā, lai režģis būtu līdzsvarots.
Šī izejas elastība, galvenokārt no elektrostacijām, ir atslēga, lai saglabātu gaismu visiem.
Jaunu iespēju atrašana
Mani interesē, kā izplatītie enerģijas resursi var uzlabot elastību tīklā. Viņi var atbrīvot vairāk enerģijas vai patērēt mazāk, lai reaģētu uz mainīgo piedāvājumu vai pieprasījumu un palīdzēt līdzsvarot režģi, nodrošinot, ka frekvence paliek tuvu 60 Herca.
Daži cilvēki baidās, ka šādi rīkoties varētu būt invazīvs, dodot Kāds ārpus jūsu mājām spēja kontrolēt akumulatoru vai gaisa kondicionieri. Tāpēc mēs gribējām noskaidrot, vai mēs varētu palīdzēt līdzsvarot režģi ar frekvences regulēšanu, izmantojot mājas gaisa kondicionēšanas vienības, nevis elektrostacijas-neietekmējot to, kā iedzīvotāji izmanto savas ierīces vai cik ērti viņi ir savās mājās.
No 2019. līdz 2023. gadam mana grupa Mičiganas universitātē izmēģināja šo pieeju sadarbībā ar pētniekiem Pecan Avenue Inc., Los Alamos Nacionālajā laboratorijā un Kalifornijas universitātē Berkeley ar finansējumu no ASV Enerģētikas departamenta finansējuma Papildu pētījumu projektu aģentūras enerģijaApvidū
Mēs pieņēmām darbā 100 māju īpašniekus Ostinā, Teksasā, lai veiktu mūsu sistēmas reālās pasaules pārbaudi. Visām mājām bija visas mājas piespiedu gaisa dzesēšanas sistēmas, kuras mēs savienojām ar pielāgotajiem vadības paneļiem un sensoriem, kurus īpašnieki ļāva mums uzstādīt viņu mājās. Šis aprīkojums ļāva mums nosūtīt norādījumus gaisa kondicionēšanas vienībām, pamatojoties uz režģa biežumu.
Pirms paskaidroju, kā sistēma darbojas, man vispirms jāpaskaidro, kā darbojas termostats. Kad cilvēki nosaka termostatus, viņi izvēlas temperatūru, un termostats ieslēdz un izslēdz gaisa kondicionēšanas kompresoru, lai uzturētu gaisa temperatūru nelielā diapazonā ap šo iestatīto punktu. Ja temperatūra tiek iestatīta 68 grādos, termostats ieslēdz maiņstrāvu, kad temperatūra ir, teiksim, 70, un izslēdz to, kad tā ir atdzesēta, teiksim, 66.
Ik pēc dažām sekundēm mūsu sistēma nedaudz mainīja gaisa kondicionēšanas kompresora pārslēgšanas laiku dažiem no 100 gaisa kondicionieriem, izraisot vienību kopējo enerģijas patēriņu. Tādā veidā mūsu mazā mājas gaisa kondicionieru grupa reaģēja uz režģi maina spēkstacijas veidu – vairāk vai mazāk enerģijas, lai līdzsvarotu režģi un saglabātu frekvenci tuvu 60 Hertz.
Turklāt mūsu sistēma tika izstrādāta, lai uzturētu mājas temperatūru vienā un tajā pašā mazajā temperatūras diapazonā ap noteiktu punktu.
Pieejas pārbaude
Mēs vadījām savu sistēmu četros testos, katrs ilgst vienu stundu. Mēs atradām divus iedrošinošus rezultātus.
Pirmkārt, gaisa kondicionieri spēja Nodrošināt frekvences regulēšanu Vismaz tik precīzi kā tradicionālā spēkstacija. Tāpēc mēs parādījām, ka gaisa kondicionieriem var būt nozīmīga loma tīkla elastības palielināšanā. Wager, iespējams, vēl svarīgāk – vismaz attiecībā uz cilvēku mudināšanu piedalīties šāda veida sistēmās – mēs atklājām, ka mēs to varējām izdarīt, neietekmējot cilvēku ērtības viņu mājās.
Mēs atklājām, ka mājas temperatūra nepadevās vairāk kā 1,6 pēc Fārenheita no viņu noteiktā punkta. Mājas īpašniekiem bija atļauts ignorēt vadības ierīces, ja viņiem bija neērti, wager vairums to nedarīja. Lielākajai daļai testu mēs saņēmām nulles ignorēšanas pieprasījumus. Sliktākajā gadījumā mēs saņēmām ignorēšanas pieprasījumus no divām no 100 mūsu testā.
Praksē šāda veida tehnoloģijas varētu pievienot komerciāli pieejami internetā savienoti termostatsApvidū Apmaiņā pret kredītiem par viņu enerģijas rēķiniem lietotāji varēja izvēlēties pievienoties pakalpojumam, kuru vada Thermostat Firm, viņu komunālo pakalpojumu sniedzējs vai kāda cita trešā puse.
Tad cilvēki varētu ieslēgt gaisa kondicionēšanu vasaras karstumā bez vainas apvalka, zinot, ka viņi palīdz padarīt režģi uzticamāku un spējīgāku izmitināt atjaunojamās enerģijas avotus – neupurējot savu komfortu šajā procesā.
Johanna MathieuElektrotehnikas un datorzinātņu asociētais profesors, Mičiganas universitāteApvidū Šis raksts ir pārpublicēts no Saruna Saskaņā ar Artistic Commons licenci. Izlasiet Oriģināls rakstsApvidū
