Умное нагревание воды может помочь в энергетическом кризисе в Южной Африке


Энергетический кризис в Южной Африке имеет много аспектов, от политического и экономического до технического и экологического . В последнее время энергетическая компания страны, Eskom, генерирует только около 60% своей мощности и вынуждена была ограничить использование, чтобы предотвратить отключение электроэнергии в регионе.



Новый генеральный директор Eskom подтвердил важность управления спросом для преодоления кризиса. Но его подход просто «субсидировать энергосберегающие лампочки» не остановит его. Страна нуждается в решительных вмешательствах - и элементы четвертой промышленной революции доступны, чтобы сделать это возможным. Это беспроводная связь , Интернет вещей , анализ больших данных, машинное обучение, искусственный интеллект и интеллектуальное централизованное управление.

Один из крупнейших потребителей энергии в Южной Африке является электрическим водяным нагревателем, или «гейзер». По оценкам, 5,4 миллиона электрических водонагревателей в домах и общественных зданиях в Южной Африке потребляют около 40 ГВтч энергии в день, расходуя более 4 ГВт , что составляет 12% эксплуатационной мощности от электросети в часы пик.

Что упускается из виду, так это то, что эти водонагреватели идеально подходят для хранения тепловой энергии. Они поглощают электрическую энергию при нагреве воды и выделяют тепловую энергию позже, когда используется горячая вода, с небольшими потерями между ними. Это делает их хорошо подходящими для выравнивания пиков утреннего и вечернего спроса. Централизованное включение их в непиковое время распределяет спрос на электроэнергию более равномерно в течение дня.

Преимущества планирования обогревателей на этом не заканчиваются. Наше исследование показало, что энергия, которую они поглощают, и получаемые в результате выбросы, также могут быть значительно снижены путем применения оптимального планирования - см. Также наш полезный онлайн-калькулятор .

Две острые проблемы конкурируют с потребностью и управлением энергией в нагреве воды. Одним из них является удовлетворенность клиентов. Самый энергоэффективный и оптимальный по потреблению водонагреватель - это тот, который никогда не включается, но кому нужен холодный душ?

Другое - безопасность клиентов. Водонагреватель, работающий при низкой температуре, может способствовать росту вредных бактерий. Мы обнаружили потенциально смертельные бактерии Legionella в водонагревателях и трубопроводах ниже по потоку, и даже в нагревателях, которые настроены на высокие температуры.

Что должно быть сделано
Массовое отключение водонагревателей, называемое «контроль пульсации», использовалось для управления спросом в течение десятилетий. Но такого однонаправленного подхода недостаточно для обеспечения энергосбережения, и это может привести к недовольству пользователей.

Эту проблему можно решить, используя инструменты четвертой промышленной революции. Они могут уменьшить количество энергии, которое потребители используют для нагрева воды, и, следовательно, совокупную нагрузку на сеть, не жертвуя удовлетворенностью пользователей и не поощряя болезни. Мы продемонстрировали это в нашей недавно опубликованной статье о комфорте, пиковой нагрузке и энергии.
Сеть интеллектуальных водонагревателей необходима для реализации всех преимуществ планирования водонагревателей. Они измеряют и сообщают об использовании воды и энергии, дистанционно управляют графиком нагрева и температурой каждого водонагревателя и могут изучать поведенческие модели пользователя.
Отдельные водонагреватели можно включать и выключать централизованно, что обеспечит более равномерное распределение спроса на электроэнергию в течение дня, обеспечивая при этом оптимальную экономию энергии для всех. Мы разработали и использовали такую ​​сеть в наших исследованиях и продемонстрировали эффективность такого решения.
Внедрив индивидуализированное оптимальное управление температурным графиком, мы показали, что экономия энергии в диапазоне от 8% до 18% является реалистичной. Это без учета дополнительной экономии, которая может возникнуть в результате непреднамеренного использования горячей воды при более низких температурах.

Это также исключает экономию, достигаемую с помощью информации интеллектуального измерителя высокого разрешения, приводящей к изменению поведения . Принимая во внимание эти дополнения, мы наблюдали экономию энергии на 29%, хотя в небольшой выборке.
Волновой эффект
Эта технология способна обуздать дорогостоящую дизельную привычку в Южной Африке , уменьшить объем выбросов CO₂ в стране и снизить порог срабатывания отключения электроэнергии по крайней мере на 2 ГВт .

Кроме того, благодаря расширению использования и зависимости от непредсказуемой солнечной и ветровой энергии сеть интеллектуальных водонагревателей, устойчивых к задержкам, может помочь стабилизировать энергосистему .

Страховщики, вероятно, будут играть роль посредника между пользователем и коммунальным предприятием, поскольку интеллектуальные водонагреватели ограничивают ущерб, возникающий в результате механических поломок. Имея под своим контролем тысячи обогревателей, они могли бы продавать крупномасштабное управление спросом в качестве услуги борющейся коммунальной службе, одновременно предоставляя клиентам услугу с добавленной стоимостью. Более того, модернизация существующих водонагревателей создаст рабочие места для установщиков и стимулирует местное производство. Учитывая многомерное воздействие отключений, все новые водонагреватели должны быть умными с самого начала.

Комментариев нет

Технологии Blogger.