La crisi energetica del Sudafrica ha molte dimensioni, da politico ed economico a tecnico e ambientale. Recentemente, l'azienda elettrica del paese, Eskom, ha generato solo il 60% circa della sua capacità e ha dovuto limitare l'utilizzo per evitare un blackout regionale.

Il nuovo amministratore delegato di Eskom ha affermato l'importanza della gestione della domanda per gestire la crisi. Ma il suo approccio di "sovvenzionare semplicemente le lampadine a basso consumo energetico" non lo taglierà. Il Paese ha bisogno di interventi drastici e gli elementi della quarta rivoluzione industriale sono disponibili per renderlo possibile. Questi sono:connettività wireless, l'internet delle cose, Analisi dei Big Data, apprendimento automatico, intelligenza artificiale e controllo centralizzato intelligente.

Uno dei maggiori consumatori di energia in Sud Africa è lo scaldabagno elettrico, o "geyser". I 5,4 milioni di scaldacqua elettrici stimati nelle case e negli edifici pubblici sudafricani utilizzano circa 40 GWh di energia al giorno, drenando più di 4 GW, 12% della capacità operativa dalla rete elettrica nelle ore di punta.

Ciò che tende a essere trascurato è che questi scaldacqua sono perfetti per immagazzinare energia termica. Assorbono energia elettrica durante il riscaldamento dell'acqua, e scaricare l'energia termica in un secondo momento quando viene utilizzata l'acqua calda, con poche perdite intermedie. Ciò li rende adatti per appiattire i picchi di domanda mattutini e serali della rete. Accenderli centralmente durante le ore non di punta distribuirebbe la domanda di elettricità in modo più uniforme durante il giorno.

Tuttavia, i vantaggi della programmazione dei riscaldatori non si fermano qui. La nostra ricerca ha dimostrato che l'energia che divorano, e le emissioni risultanti, può anche essere notevolmente ridotto applicando una pianificazione ottimale:consulta anche il nostro utile calcolatore online.

Due questioni spinose competono con la domanda e la gestione dell'energia nel riscaldamento dell'acqua. Uno è la soddisfazione del cliente. Lo scaldacqua più efficiente dal punto di vista energetico e ottimale per la domanda è quello che non viene mai acceso, ma chi vuole una doccia fredda?

L'altro è la sicurezza del cliente. Uno scaldabagno funzionante a bassa temperatura può favorire la crescita di batteri nocivi. Abbiamo rilevato un potenziale letale Legionella batteri negli scaldabagni e nelle tubazioni a valle, e anche in riscaldatori impostati su temperature elevate.

Cosa bisogna fare

Lo spegnimento di massa degli scaldabagni, chiamato "controllo dell'ondulazione, " è stato utilizzato per decenni per fare gestione della domanda. Ma questo approccio unidirezionale non è sufficiente per garantire il risparmio energetico, e potrebbe portare a utenti insoddisfatti.

Il problema può essere superato utilizzando gli strumenti della quarta rivoluzione industriale. Possono ridurre la quantità di energia che i clienti usano per riscaldare l'acqua, e quindi il carico aggregato sulla rete, senza sacrificare la soddisfazione dell'utente o incoraggiare la malattia. Lo abbiamo dimostrato nel nostro articolo pubblicato di recente sul comfort, carico di punta ed energia.

È necessaria una rete di scaldacqua intelligenti per realizzare tutti i vantaggi della programmazione degli scaldacqua. Questi misurano e segnalano il consumo di acqua ed energia, controllare a distanza il programma di riscaldamento e la temperatura di ogni scaldacqua e può apprendere i modelli comportamentali dell'utente.

I singoli scaldacqua potrebbero essere accesi e spenti centralmente in momenti che distribuirebbero la domanda di elettricità in modo più uniforme durante il giorno, garantendo al contempo un risparmio energetico ottimale per tutti. Abbiamo sviluppato e utilizzato tale rete nella nostra ricerca e dimostrato l'efficacia di tale soluzione.

Introducendo un controllo personalizzato del programma di temperatura ottimale, abbiamo dimostrato che i risparmi energetici che vanno dall'8% al 18% sono realistici. Questo senza tenere conto dei risparmi aggiuntivi che ne deriveranno perché l'uso involontario di acqua calda sarà a temperature più basse.

Esclude anche i risparmi ottenuti grazie alle informazioni dei contatori intelligenti ad alta risoluzione che portano a cambiamenti comportamentali. Tenendo conto di questi extra abbiamo osservato un risparmio energetico del 29%, anche se in un piccolo campione.

L'effetto a catena

Questa tecnologia ha il potenziale per frenare la costosa abitudine del diesel in Sudafrica, ridurre l'impronta di CO₂ del Paese e ridurre di almeno 2 GW la soglia di attivazione dei blackout continui.

Anche, con l'aumento dell'introduzione e della dipendenza dall'imprevedibile energia solare ed eolica, una rete di scaldacqua intelligenti tolleranti ai ritardi potrebbe aiutare a stabilizzare la rete.

È probabile che gli assicuratori facciano da intermediari tra l'utente e l'utilità, poiché gli scaldacqua intelligenti limitano i danni derivanti da guasti meccanici. Con migliaia di riscaldatori sotto il loro controllo, potrebbero quindi vendere la gestione della domanda su larga scala come servizio all'utility in difficoltà, fornendo un servizio a valore aggiunto ai clienti. Cosa c'è di più, il retrofit degli scaldacqua esistenti creerà posti di lavoro per gli installatori e stimolerà la produzione locale. Dato l'impatto multidimensionale dei blackout, tutti i nuovi scaldabagni dovrebbero essere intelligenti fin dall'inizio.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.