Poiché gli edifici consumano il 75% dell'elettricità negli Stati Uniti, offrono un grande potenziale per risparmiare energia e ridurre la domanda sulla nostra rete elettrica in rapida evoluzione. Ma quanto, dove e attraverso quali strategie una migliore gestione del consumo energetico degli edifici potrebbe effettivamente avere un impatto sul sistema elettrico?

Un nuovo studio completo condotto dai ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia risponde a queste domande, quantificando cosa si può fare per rendere gli edifici più efficienti dal punto di vista energetico e flessibili in dettaglio granulare in base all'ora (inclusa l'ora del giorno e dell'anno ) e spazio (guardando le regioni degli Stati Uniti). Il team di ricerca, che comprendeva anche scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL), ha scoperto che massimizzare l'implementazione delle tecnologie di gestione della domanda degli edifici potrebbe evitare la necessità di produrre fino a un terzo di energia a carbone o gas e significherebbe che almeno la metà di tutte queste centrali elettriche che dovrebbero essere messe in funzione da qui al 2050 non dovrebbe essere costruita.

Le loro scoperte sono state pubblicate di recente sulla rivista Joule .

"Un motivo fondamentale per cui non sentiamo più parlare del ruolo dei nostri edifici come risorsa significativa per la transizione verso l'energia pulita è perché è stato difficile quantificare tale risorsa su larga scala e, senza numeri concreti su larga scala, è difficile per i responsabili politici o gli operatori della rete di pianificare attorno ad esso", ha affermato Jared Langevin, ricercatore del Berkeley Lab, autore principale dello studio. "La nostra convinzione generale era che la produzione di questo tipo di stime che rendano più concreto il ruolo di queste tecnologie di costruzione lato domanda ci aiuterà a fare di più per incoraggiare la diffusione di tali tecnologie insieme alla diffusione della generazione rinnovabile e delle batterie."

"Siamo entusiasti di collaborare con Berkeley Lab su questi risultati della ricerca, che enfatizzano l'impatto degli edifici della nostra nazione per ottenere un sistema energetico decarbonizzato", ha affermato Achilles Karagiozis, direttore del Building Technologies and Science Center di NREL.

Il cosiddetto lato della domanda di elettricità è l'elettricità utilizzata nelle case e nei luoghi di lavoro, come l'aria condizionata, il riscaldamento dell'acqua e l'alimentazione di luci ed elettrodomestici. I ricercatori si sono avvicinati a questo uso di elettricità dagli edifici come risorsa di rete; aumentando l'efficienza e la flessibilità dell'uso dell'elettricità degli edifici, ad esempio facendo funzionare apparecchiature più performanti e spostando il tempo in cui avviene il loro utilizzo, hanno riscontrato che questa risorsa è sostanziale, evitando fino a 742 terawattora (TWh) di consumo di elettricità e 181 gigawatt (GW) di carico di punta netto giornaliero nel 2030, salendo a 800 TWh e 208 GW entro il 2050. (Il consumo totale di elettricità negli Stati Uniti nel 2020 è stato di circa 3.800 TWh.)

I ricercatori hanno scoperto che le misure di maggior impatto per gli edifici residenziali erano il precondizionamento (in cui le case sono preraffreddate in modo da ridurre l'utilizzo dell'aria condizionata nelle ore di punta) e l'utilizzo di scaldabagni a pompa di calore; per gli edifici commerciali, la gestione del carico plug-in, in cui il software viene utilizzato per gestire l'utilizzo di elettricità di computer e altri dispositivi elettronici in un edificio, ha avuto il maggiore impatto.

"Le nostre stime iniziali suggeriscono decine di miliardi di dollari di potenziali risparmi sui costi annuali per gli operatori di rete, per non parlare dei potenziali risparmi sui costi energetici per famiglie e imprese", ha affermato Karagiozis. "Gli edifici sono anche una significativa fonte di flessibilità per gli operatori di rete, principalmente nel ridurre la domanda di elettricità durante i periodi in cui normalmente sarebbe al suo picco, come durante le calde giornate estive quando la maggior parte dei condizionatori d'aria è in funzione."

Riducendo questo picco di domanda, Langevin ha affermato che le utility potrebbero avere una minore necessità di tecnologie per le batterie poiché distribuiscono più energia rinnovabile. "In effetti, la risorsa flessibile che abbiamo trovato è paragonabile alle proiezioni di fascia più alta delle esigenze di distribuzione delle batterie in una maggiore diffusione di energia rinnovabile", ha affermato.

Le regioni in cui gli edifici hanno dimostrato di offrire la più grande risorsa di rete erano il Texas e il sud-est degli Stati Uniti, nonché le regioni dei Grandi Laghi e del Medio Atlantico. "Queste sono aree con un'elevata popolazione, forti esigenze di condizionamento dello spazio e molte apparecchiature elettriche già installate", ha affermato Langevin. "Queste informazioni su scala regionale sono davvero importanti per lo sviluppo di politiche concrete per la realizzazione della risorsa che stiamo segnalando."

Sono già in fase di sviluppo strategie per catturare la potenziale risorsa della griglia dell'edificio identificata dallo studio. Di recente, ad esempio, il DOE ha pubblicato una tabella di marcia nazionale per gli edifici efficienti con reti interattive, che attinge dai risultati dello studio e fornisce raccomandazioni concrete su come triplicare l'efficienza e la flessibilità del settore edilizio entro il 2030.

"I continui sforzi in questo senso saranno fondamentali per stabilire un ruolo chiave per il settore edilizio nella futura evoluzione del sistema elettrico statunitense", ha affermato Langevin. "I nostri risultati sono incoraggianti, ma ora dobbiamo trovare il modo di mettere rapidamente in pratica questa risorsa".