Бъдеще, в което всички домове и превозни средства в САЩ са напълно електрифицирани, може да претовари електроснабдяването и да доведе до прекъсвания, освен ако не бъдат направени ключови подобрения, сочи ново проучване, проведено от инженери от университета „Пърдю“. Няколко стратегии биха могли да намалят с две трети потенциалните разходи за укрепване на разпределителната мрежа на страната, за да се справи с това търсене.

Електрифицирането би означавало преминаване от котел към термопомпа за отопление на дома и преход от автомобили, задвижвани с газ или дизел, към електрически автомобили.

„Ако инсталираме цял куп нови електрически отоплителни системи за домовете и използваме повече електрически автомобили и електрически бойлери, тогава ще увеличим значително потреблението на електроенергия. А това на практика ще наложи поставянето на по-дебели кабели, по-големи трансформатори и друга инфраструктура в електропреносната мрежа“, каза Кевин Кирчър, асистент-професор по машинно инженерство в университета „Пърдю“ и член на факултета в лабораториите „Рей У. Херик“ на университета. „И ако това се случи, комуналните услуги ще прехвърлят разходите за тези подобрения върху нас, клиентите.“

Проучването, публикувано в Cell Reports Sustainability на 16 септември, установи, че укрепването на разпределителната мрежа в САЩ, която доставя електроенергия на жилищните райони, може да струва между 350 и 790 милиарда долара – около 2000–6400 долара на домакинство от сега до 2050 г. Голяма част от тези разходи ще се дължат на увеличеното електрическо отопление, като в най-студените региони на САЩ потреблението на електроенергия ще достигне пикове, до пет пъти по-високи от днешните.

Но предприемането на мерки като инсталиране на по-добра изолация и уплътняване, подобряване на ефективността на оборудването и координиране на работата на електрическите уреди в дома може да намали разходите за модернизиране на електропреносната мрежа.

Пример за повишаване на ефективността на електрическото оборудване в дома е използването на термопомпи с източник на топлина от земята вместо термопомпи с източник на топлина от въздуха, тъй като постоянната температура на земята намалява енергията, необходима за отопление и охлаждане на домовете. Координирането на работата на електрическите уреди в дома може да означава регулиране на времето за зареждане на електрическия автомобил, така че да не се случва по същото време, когато се използва термопомпата.

„Ако електрическите автомобили могат да комуникират с отоплителните, вентилационните и климатичните уреди, които инсталираме в дома, и ако могат да координират кога трябва да се зареждат или кога трябва да отопляват или охлаждат дома, тази стратегия може да допринесе за 40% намаление на разходите за укрепване на електропреносната мрежа“, казва Приядаршан, докторант в Училището по машинно инженерство на университета „Пърдю“ и водещ автор на тази статия.

„Да предположим, че наближава студена вълна. Термопомпата може да подгрее къщата, а електрическите автомобили на домакинството да се заредят в друго време, за да се намали натоварването на електропреносната мрежа.“

Проучването се фокусира върху всеки окръг от 48-те континентални щата на САЩ без Аляска и Хавай. Изследователите моделираха въздействието върху електропреносната мрежа на пълната електрификация на домовете и превозните средства, като използваха публични проучвания за потреблението на електроенергия в домовете и пътуванията с електрически превозни средства, когато такива са налични за всеки окръг, спецификации от производители на оборудване, указания от строителните норми и метеорологичните данни. Екипът също така калибрира данните за домовете спрямо напълно електрифицирана тестова къща в Уест Лафайет, наречена DC Nanogrid House.

След като анализираха въздействието на пълната електрификация върху разпределителната мрежа, изследователите коригираха параметрите на модела си, за да включат стратегиите за климатизация на домовете и ефективност на оборудването, които предлагаха, за да намалят разходите за модернизация на електропреносната мрежа. За стратегията си за координиране на работата на електрическите уреди те използваха алгоритъм за оптимизация, който взема предвид отоплението, потреблението на електроенергия и използването на електрически превозни средства, и изработиха оптимално решение за това кога да се зареждат превозните средства и колко силно да работят термопомпите.

Други проучвания са изследвали бъдещето на увеличената електрификация на домовете и превозните средства в САЩ, но не в мащаба на жилищните райони по окръзи в цялата страна.

Снимка: Unsplash/Purdue University

Виж още: Роботизираните ръце се възприемат като част от човешкото тяло, когато изпълняват задачи заедно