Un operaio monitora gli impianti elettrici della centrale Geyser di Santa Rosa, California Guarda altre foto all'interno di una centrale nucleare. Kim Steele/The Image Bank/Getty Images Quando si accende un apparecchio, ti aspetti risultati immediati:non aspetti che si accenda una lampadina dopo aver premuto l'interruttore. L'elettricità non è immagazzinata in un serbatoio nel tuo cortile, quindi quando ne hai bisogno ora, come consegna? Quello è il rete elettrica al lavoro. L'elettricità viene generata in una centrale elettrica e trasmessa alle sottostazioni locali dove i trasformatori la trasformano in una tensione utilizzabile. Quindi viene distribuito nelle nostre case e aziende attraverso una rete di linee di trasmissione ad alta tensione:la rete.
Di giorno in giorno, i consumatori di elettricità utilizzano una quantità minima di energia prevedibile, chiamato il carico di base . Proprio alla fine, la rete deve gestire questa produzione di energia programmata, oltre a eventuali picchi di utilizzo che si verificano. La domanda di elettricità è in genere più elevata nel pomeriggio e in prima serata, così come durante l'estate quando i condizionatori d'aria funzionano giorno e notte. Quando molte persone vogliono usare i loro elettrodomestici contemporaneamente si chiama tempo di picco di utilizzo .
Fino a quando il tuo potere non sarà eliminato, probabilmente non presti molta attenzione a quanto spesso accendi una luce o la televisione oa che ora del giorno lo fai. Quando accendi un interruttore della luce, l'elettricità arriva in un istante a casa tua e la lampadina si accende:si chiama richiesta . Quando milioni di clienti elettrici accendono tutti i condizionatori dopo il lavoro, aumenta il carico della domanda sulla griglia. La nostra domanda di elettricità è in crescita e l'Energy Information Administration stima che la domanda aumenterà di almeno il 40% entro il 2030 [fonte:EEI].
La rete elettrica fornisce solo l'elettricità che chiediamo, anche se, e sta a noi praticare il risparmio energetico. Un modo per ridurre il carico della domanda è un concetto chiamato risposta alla domanda . A grandi linee, i programmi di risposta alla domanda ci danno -- residenziali, consumatori commerciali e industriali - la capacità di ridurre volontariamente il nostro consumo di elettricità in momenti specifici della giornata (come le ore di punta) durante i prezzi elevati dell'elettricità, o durante le emergenze (come prevenire un blackout).
Diamo un'occhiata all'impatto della risposta alla domanda sul settore energetico, la rete elettrica e l'ambiente.
Contenuti
La ristrutturazione dell'infrastruttura elettrica obsoleta aiuterà le aziende elettriche a tenere il passo con la domanda. Don Farrall/Stockbyte/Getty Images Come esiste ora, l'industria energetica deve affrontare una miriade di problemi infrastrutturali. Per stare al passo con la domanda di carico e il suo aumento previsto, l'industria ha bisogno di alleviare lo stress crescente sulla rete obsoleta e costruire nuove centrali elettriche e linee elettriche di trasmissione, lavorando per ridurre le emissioni di gas serra e i costi alle stelle dell'energia.
Nel 2003, gli Stati Uniti ne hanno usati 3, 883 miliardi di kWh -- con una popolazione di 280 milioni di persone, è l'equivalente di 13, 868 kWh utilizzati da ogni persona [fonte:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti]. Certo, il consumo di energia non è distribuito equamente da stato a stato. Gli stati più grandi con molte persone utilizzeranno più elettricità rispetto agli stati più piccoli, o Stati con meno persone. I residenti negli stati meridionali potrebbero utilizzare più energia per raffreddare le loro case e le loro attività in estate rispetto a uno stato nel nord-ovest del Pacifico, dove il clima è più fresco.
Brownout, blackout e blackout continui, come quello che ha colpito sia l'Europa che gli Stati Uniti orientali e il Canada nel 2003, succede quando si perde l'alimentazione, solitamente causato da un malfunzionamento della rete elettrica o di un componente o da una discrepanza tra domanda e offerta. I blackout non sono solo scomodi, sono anche buche di soldi. È stato stimato che il blackout del 2003 sia costato solo a New York City fino a $ 750 milioni di entrate perse [fonte:USA Today]. Per le aziende negli Stati Uniti, le interruzioni di corrente significano almeno $ 50 miliardi di entrate perse all'anno [fonte:Samson].
L'industria sta esaminando i programmi di risposta alla domanda, grande e piccolo, come una parte importante della soluzione infrastrutturale. I sistemi automatici di risposta diretta potrebbero rilevare imminenti problemi di carico della domanda e deviare o ridurre la potenza in luoghi strategici, eliminando la possibilità di sovraccarico e la conseguente interruzione di corrente. Questi programmi hanno anche il potenziale per aiutare sia i fornitori che i consumatori a risparmiare denaro; potrebbero eliminare la necessità di costruire centrali elettriche e sistemi di consegna aggiuntivi, in particolare, quelli da utilizzare solo durante le ore di punta, nonché il potenziale per ridurre i costi energetici all'ingrosso.
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti stima che la casa media usi circa 11, 000 chilowattora (kWh) all'anno. Quando compri elettricità, stai acquistando kilowattora. Un kilowattora equivale a 1000 watt di elettricità utilizzati in un'ora.
In media, i consumatori spendono 8,3 centesimi per kWh, quindi questo si somma a ogni famiglia che spende circa $ 900 in elettricità ogni anno [fonte:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti].
La tariffa che paghi per kWh consumato è determinata da una combinazione di fattori, compresi i regolamenti, Costi del carburante, tempo (tempeste, temperature estreme), l'ora del giorno e la domanda dei consumatori. Mentre la determinazione del tasso è complicata, calcolare il costo giornaliero di funzionamento della propria casa non lo è. E senza sistemi automatici di risposta alla domanda in atto, sei da solo per ridurre manualmente i tuoi consumi.
Due idee a livello residenziale, prezzi dinamici e tassi di tempo di utilizzo (TOU) , funzionano in modo simile all'acquisto di tariffe aeree non di punta. Se vuoi volare durante le ore di punta, paghi di più. Se desideri utilizzare la lavastoviglie durante le ore di punta, paghi di più. Con prezzi dinamici, ai consumatori vengono offerti sconti sulle tariffe durante i normali periodi di utilizzo e addebitate tariffe più elevate durante le ore di punta. In alternativa, TOU consente ai consumatori di spostare i propri modelli di utilizzo dalle ore di punta più costose alle ore non di punta meno costose condividendo le informazioni per effettuare regolazioni intelligenti:un contatore TOU a casa tiene traccia del consumo totale di energia kWh in un periodo di tempo (giorno, anno). Risparmi denaro, e la rete risparmia energia.
Che dire dei sistemi di risposta alla domanda su larga scala, qualcosa che non lasci il consumatore a tagliare manualmente i carichi? Oltre agli sforzi residenziali, ci sono aziende emergenti con il solo scopo di rispondere alla domanda. Le aziende chiamate aggregatori stanno intervenendo per ridurre i carichi di rete raccogliendo negawatt . Un negawatt è un'unità di potenza che non è più necessaria, e gli aggregatori li vendono agli Operatori Indipendenti di Sistema (ISO) regionali che li utilizzano per ridurre il carico su una parte specifica della rete.
Se vivessi in una casa intelligente, non dovresti abbassare il termostato per risparmiare energia:la casa lo farebbe per te. Jeffrey Hamilton/Stockbyte/Getty Images Uno dei modelli più interessanti di demand response è il rete intelligente e la sua connessione a edifici intelligenti .
Una smart grid è la versione del 21° secolo della rete attuale. La griglia di oggi è a senso unico:accendi la televisione, e porta il potere. Una rete intelligente sarebbe un sistema di comunicazione bidirezionale tra fornitore e consumatore. La struttura della griglia è spesso descritta come simile a Internet. Allo stesso modo ogni computer che accede a Internet ha un indirizzo Internet, la smart grid avrebbe una rete di punti di accesso che potrebbero essere identificati e contattati. Attraverso questi punti di contatto, la rete automatizzerebbe il flusso di elettricità secondo necessità, identificare e isolare i problemi di carico; sarebbe anche in grado di gestire forniture di energia disomogenee da fonti rinnovabili come l'energia eolica e solare.
Una rete intelligente che parla con terminali ed elettrodomestici stupidi in una casa può solo ottenere così tanto. La rete può identificare un problema di carico ma senza un partner di smart building, non può fare altro che alzare una bandiera rossa. Ai consumatori viene quindi chiesto di ridurre o disattivare il consumo di energia.
Quando gli edifici intelligenti sono collegati a una rete intelligente, gli edifici rispondono alle informazioni ricevute dalla rete. I prezzi dell'elettricità stanno aumentando? La casa di autocontrollo reagisce automaticamente riducendo il consumo di energia, magari abbassando il termostato o spegnendo la lavastoviglie. I consumatori alla fine hanno il potere di alzare di qualche grado il riscaldamento se preferiscono una casa più calda.
In un anno, studio su piccola scala nelle case della penisola olimpica a Washington, il Dipartimento dell'Energia (DOE) ha scoperto che quando i consumatori erano dotati di contatori elettrici intelligenti, termostati, scaldabagni e asciugatrici, hanno ridotto il consumo di energia e i costi associati, in media, i partecipanti hanno risparmiato il 10% sulla bolletta elettrica, e c'è stata una riduzione del 15% nell'utilizzo del carico di picco [fonte:Grist].
Le Smart Grid City di oggiXcel Energy vuole trasformare Boulder, col., nella prima smart grid city negli Stati Uniti. La città riceverà aggiornamenti alla sua infrastruttura elettrica esistente da un cieco, rete di misura ad un sistema elettrico in grado di fornire in tempo reale, comunicazioni bidirezionali in tutta la sua nuova rete intelligente.
Una turbina della centrale elettrica di Geyser in California genera elettricità da fonti geotermiche. Kim Steele/The Image Bank/Getty Images Il vantaggio della risposta alla domanda non è solo nel risparmio economico sui costi, ma anche nei costi ambientali. Anche se non esiste ancora una ricerca definitiva su come i sistemi di risposta alla domanda avranno - o non - avranno un impatto sull'ambiente, ci sono alcuni effetti positivi che ci si può aspettare.
Primo, molti esperti del settore presumono che se alle persone viene data la possibilità di scegliere tra conservare o meno, sceglieranno di conservare perché è un benessere, contributo verde.
Al di là dei possibili effetti psicologici, la risposta alla domanda porta ad alcuni risultati ambientali molto reali. Mentre la tecnologia di risposta alla domanda sposta l'energia da una fonte all'altra, funziona anche per ridurre la quantità di energia consumata. Meno energia consumata a sua volta abbassa i livelli di inquinanti generati. Senza risposta alla domanda, i sistemi utilizzati per riscaldare e raffreddare le case negli Stati Uniti rilasciano 150 milioni di tonnellate di anidride carbonica (CO 2 ), un noto gas serra, nell'ambiente [fonte:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti], e circa 30, 000 americani muoiono ogni anno per l'inquinamento causato durante la produzione di elettricità [fonte:Solar Energy International].
Con la risposta alla domanda, la smart grid del 21° secolo potrebbe essere una rete verde. Gli impianti che generano potenza di picco spesso generano anche alti livelli di inquinanti. Una rete intelligente è più facilmente in grado di gestire fonti di energia che possono essere di intensità intermittente e potrebbero non essere sempre a portata di mano. Quando la domanda di potenza raggiunge i picchi, una rete intelligente sarebbe in grado di cambiare il tipo di carburante che utilizza, bilanciamento di combustibili fossili e fonti energetiche rinnovabili.
La prossima volta che guarderai la televisione, cucinare la cena e fare il bucato, dai un'occhiata all'orologio. È l'ora di punta?
La griglia verde di GoogleGoogle, che ha già investito in impianti geotermici, ha recentemente annunciato che collaborerà con General Electric per investire nella tecnologia delle reti intelligenti. Come mai? I data center di Google utilizzano molta elettricità, implementando la tecnologia di risposta alla domanda tramite una rete intelligente, Google sta per risparmiare un po' di soldi.
Scrivere sulla risposta alla domanda significava più che conoscere la domanda energetica dei consumatori:significava conoscere la rete elettrica, come la rete risponde al consumo dei consumatori e come potrebbe rispondere se fosse un po' più intelligente. L'attuale rete elettrica, si scopre, non è intelligente, né è grande nella comunicazione. La risposta alla domanda è un modo per i consumatori di prendere decisioni più intelligenti sul consumo di energia, così come per la griglia per fare lo stesso. Una rete intelligente potrebbe dirti che stai utilizzando la tua lavastoviglie in un momento di massimo consumo energetico e se aspetti qualche ora ci sarà meno richiesta. Una rete intelligente potrebbe anche essere in grado di spostare l'energia da una fonte all'altra per evitare l'esaurimento dell'energia che causa cali di tensione e blackout. Una smart grid potrebbe essere anche una green grid, bilanciare la produzione di energia da generatori di energia alimentati a combustibili fossili e fonti di energia rinnovabile. Perché non l'abbiamo implementato?
