خوراکی های کلیدی:
- کربن زدایی ساختمان ها و شبکه کلیدی برای دستیابی به اهداف خالص کربن صفر ایالات متحده است.
- انعطاف پذیری تقاضا در ساختمان ها و منابع انرژی توزیع شده می تواند شبکه های کم کربن را پشتیبانی کند.
- FLEXLAB® بسترهای آزمایشی در دنیای واقعی را برای پیشبرد استراتژی های کربن زدایی برای ساختمان ها و شبکه ارائه می دهد.
نیوزویز – ایالات متحده برای رسیدن به این هدف تلاش می کند انتشار گازهای گلخانه ای خالص در سراسر اقتصاد تا سال 2050. دستیابی به این امر به دستیابی به اهداف برق پاک تا سال 2035 و دستیابی به بهره وری عمیق انرژی و برق رسانی در بخش ساختمان بستگی دارد. این اهداف بلندپروازانه همچنین شامل جایگزینی سوخت های فسیلی با انرژی های تجدیدپذیر مانند باد و خورشید است.
حدود 20 درصد از کل برق شبکه ایالات متحده از انرژی های تجدیدپذیر تولید می شود. اگر شرکت‌های آب و برق می‌خواهند در حمایت از اهداف انرژی پاک کشور به تولید گازهای گلخانه‌ای صفر برسند، حتی به انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتری نیاز است. اما چگونه اپراتورهای شبکه می توانند انرژی پاک و بدون انتشار را در زمانی که خورشید متوقف می شود یا وزش باد متوقف می شود، افزایش دهند و انرژی پاک و بدون انتشار را برای مشتریان تامین کنند؟
اپراتورهای شبکه می توانند با تأکید بر بهره وری انرژی و گسترش پذیرش فناوری های انعطاف پذیری در سمت تقاضا مانند ترموستات های هوشمند، آبگرمکن های برقی و باتری ها. این پیشرفت‌ها در انعطاف‌پذیری تقاضا می‌تواند به ساختمان‌ها اجازه دهد تا مصرف انرژی را خودتنظیم کنند تا متقابلاً از مشتریان خدمات شهری و یک شبکه پاک حمایت کنند، در حالی که در صورت وجود بهترین استفاده را از انرژی تجدیدپذیر پاک می‌کنند.
برای سال‌های متمادی، محققان بخش‌های ساختمان و تاسیسات و همچنین سیاست‌گذاران، دوشادوش با محققان FLEXLAB وزارت انرژی کار کرده‌اند.® تاسیسات، ساختمان‌های کربن صفر و انعطاف‌پذیری تقاضا در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (آزمایشگاه برکلی) برای ارزیابی استراتژی‌ها و توسعه فناوری‌های جدید برای آینده‌ای با کربن صفر آزمایش شد.
سیندی رگنیر، مدیر اجرایی FLEXLAB گفت: “FLEXLAB به طور منحصر به فردی برای کمک به کشور در پیشبرد اهداف انرژی پاک خود واجد شرایط است.” تاسیسات ما اکوسیستم کاملی از فناوری‌های ساختمانی را مورد مطالعه قرار می‌دهد – از انعطاف‌پذیری تقاضا تا مقاوم‌سازی با کربن صفر و منابع انرژی توزیع‌شده – تحت شرایط عملیاتی در دنیای واقعی.
تحقیقات FLEXLAB همچنین در مسیر کمک به کالیفرنیا در رسیدن به هدف ۷ گیگاواتی «تغییر بار» تا سال ۲۰۳۰ است. که کمیسیون انرژی کالیفرنیا در ماه مه اعلام کرد. این هدف می‌تواند یک سیستم انرژی انعطاف‌پذیر را فعال کند که بتواند برق و انرژی پاک را بهتر به مشتریان برساند، شرایط شبکه را مدیریت کند و به مشتریان در صرفه‌جویی در هزینه‌های قبوض آب و برق کمک کند.
در اینجا سه روشی که FLEXLAB از کربن زدایی شبکه، جوامع و ساختمان های آمریکا حمایت می کند، آورده شده است:
تضمین دسترسی عادلانه به برق رسانی ساختمان
صاحبان دفاتر کوچک با بار بیشتری در یافتن راه حل های مقاوم سازی مقرون به صرفه مواجه هستند، زیرا آنها معمولاً فاقد سرمایه لازم برای پرداخت هزینه خدمات مشاوره انرژی هستند. علاوه بر این، هزینه های مشاوره انرژی برای ساختمان های تجاری بزرگ (بیش از 50000 فوت مربع) ممکن است با پتانسیل بیشتر آنها برای صرفه جویی در هزینه انرژی جبران شود، اما فضاهای اداری کوچک از مزایای مشابهی برخوردار نیستند.
رگنیر گفت: «اجازه دادن دسترسی عادلانه به اطلاعات مربوط به مقاوم‌سازی صرفه‌جویی در انرژی در همه بخش‌ها برای دستیابی به اهداف کربن صفر در سطح ایالتی و ملی مهم است.
که در پروژه اخیر محققان FLEXLAB با بودجه کمیسیون انرژی کالیفرنیا، یک ابزار شناسایی برای مقاوم‌سازی برقی مقرون‌به‌صرفه را که برای ساختمان‌های تجاری کوچک طراحی شده بود، توسعه دادند و نشان دادند.
رگنیر که این پروژه را رهبری می‌کند، گفت: «FLEXLAB به ارائه راه‌حل‌های ساختمانی کم‌منابع کمک می‌کند که صنعت بتواند به آن تکیه کند. هدف کار ما ایجاد دسترسی عادلانه به تجزیه و تحلیل انرژی و شناسایی استراتژی‌های مقاوم‌سازی خالص صفر برای دفاتر تجاری کوچک است.»
برای این پروژه، Regnier و تیم توسعه دادند CBES (Commercial Building Energy Saver)، یک ابزار آنلاین رایگان که توصیه‌های مقاوم‌سازی را ارائه می‌کند و صرفه‌جویی در انرژی و هزینه‌های مقاوم‌سازی را برای ساختمان‌های اداری و تجاری کوچک تا متوسط در کالیفرنیا و سایر مناطق ایالات متحده تخمین می‌زند.
رگنیر گفت: “با ابزار رایگان CBES، صاحب یک کسب و کار کوچک نگران استخدام مشاور انرژی نیست.”
CBES می تواند صرفه جویی در هزینه انرژی را از بهبود ساختمان ها مانند ارتقاء پنجره ها، مقاوم سازی روشنایی، و جایگزینی کوره های گاز طبیعی با پمپ های حرارتی تخمین بزند. برخلاف تهویه مطبوع یا کوره، پمپ های حرارتی می توانند به عنوان یک وسیله گرمایشی که گرما را به داخل ساختمان آزاد می کند – یا یک دستگاه خنک کننده که گرما را جذب می کند، عمل کند. CBES همچنین به کاربران اجازه می دهد تخمین بزنند که چگونه انرژی تولید شده توسط یک نصب پنل خورشیدی در طول یک سال می تواند صرفه جویی بیشتری در انرژی ایجاد کند.
پس از تایید توصیه‌های بهسازی CBES برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی و راحتی سرنشینان در FLEXLAB، تیم تحقیقاتی بیشتر توصیه‌ها را در مقاوم‌سازی انرژی یک ساختمان خدمات سلامت روان اجرا کرد. محققان دریافتند که بسته مقاوم سازی انتخاب شده همچنین منجر به ساختمانی با کربن صفر شده است.
این یکی از مزایای جانبی ارتقاء پمپ حرارتی بود. Regnier گفت: پمپ های حرارتی نه تنها به دلایل بهره وری انرژی انتخاب خوبی هستند، بلکه از کاهش عمیق کربن نیز پشتیبانی می کنند.
داده ها همچنین نشان داد که نصب پنل خورشیدی به ساختمان اجازه می دهد تا انرژی بیشتری نسبت به مصرف خود تولید کند.
پیشبرد منابع انرژی توزیع شده برای حفظ شبکه های پاک و کاهش قبوض انرژی
منابع انرژی توزیع شده (DER)، مانند پنل های خورشیدی روی پشت بام و ذخیره انرژی پشتیبان، می تواند صورتحساب های انرژی را کاهش دهد و در عین حال مزایای دیگری مانند تامین برق پشتیبان در هنگام قطع برق را فراهم کند. DERها همچنین استراتژی های کلیدی برای افزایش قابلیت اطمینان شبکه و کاهش انتشار کربن هستند.
یک تیم تحقیقاتی آزمایشگاه برکلی به رهبری جسیکا گراندرسون و مارکو پریتونی یک فراگیری ماشین الگوریتمی که می تواند ساختمان را قادر سازد تا چندین DER را به صورت پویا کنترل کند. این روش می تواند ضمن حفظ شبکه، صرفه جویی در مصرف انرژی را برای مشتریان افزایش دهد.
الگوریتم جدید که مبتنی بر الف است فراگیری ماشین روشی به نام یادگیری تقویت عمیق (DRL) برای تنظیم خودکار بار ساختمان (مصرف برق ساختمان) برای بهره وری بهینه انرژی و انعطاف پذیری تقاضا طراحی شده است.
برای آزمایش الگوریتم مبتنی بر DRL، محققان دو اتاق آزمایشی یکسان را در FLEXLAB راه‌اندازی کردند تا یک فضای اداری کوچک با یک پنجره بزرگ رو به جنوب را نشان دهند. این آزمایشات نشان داده است که الگوریتم مبتنی بر DRL می تواند منجر به صرفه جویی در هزینه تا 40٪ شود. در مقایسه با الگوریتم معمولی در عین حفظ آسایش حرارتی مشابه در ساختمان.
توانمندسازی جوامع و شبکه از طریق شارژ وسایل نقلیه الکتریکی
این ایالات متحده قصد دارد نیمی از خودروهای جدید فروخته شده در سال 2030 را به خودروهایی با آلایندگی صفر تبدیل کند.از جمله خودروهای برقی با باتری، خودروهای الکتریکی هیبریدی یا سلول سوختی (EVs). در کالیفرنیا، تمام خودروهای جدید باید تا سال 2035 آلایندگی صفر داشته باشند.
برای پیشبرد این اهداف، FLEXLAB در حال بررسی چگونگی استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی به عنوان یک منبع انرژی پاک است که همچنین انعطاف پذیری و تقاضای انعطاف پذیری را برای مشتریان و شبکه فراهم می کند.
“چگونه تامین انرژی را برای مشتریان مقرون به صرفه کنیم؟” FLEXLAB به طور منحصر به فردی مجهز است تا به محققان در پاسخ به این سوال کمک کند.
با شارژر دو طرفه FLEXLAB، محققان می‌توانند خودروهای برقی را در صورت وجود با برق شبکه یا انرژی خورشیدی شارژ کنند. او افزود: «شارژ دوطرفه همچنین به ما این امکان را می دهد که از باتری وسیله نقلیه برای تامین برق به ساختمان یا حتی شبکه استفاده کنیم و شبکه های کم کربن را تمیز نگه داریم.» استفاده از باتری EV برای تامین انرژی یک ساختمان یا خانه می تواند مزایای پایداری عمده ای را در صورت قطع برق ارائه دهد.
از دهه 1970، آزمایشگاه برکلی یک رهبر جهانی در پیشبرد بهره وری انرژی در بخش های ساختمان، لوازم خانگی، آب و حمل و نقل بوده است. امروزه آزمایشگاه برکلی به همکاری با وزارت انرژی، کمیسیون انرژی کالیفرنیا، سهامداران صنعت و سازمان‌های اجتماعی ادامه می‌دهد تا راه‌حل‌های کربن‌زدایی را به جهان ارائه کند.
این کار توسط دفتر کارایی انرژی و انرژی های تجدید پذیر DOE پشتیبانی می شود.
###
آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (آزمایشگاه برکلی) متعهد به ارائه راه حل هایی برای بشریت از طریق تحقیقات انرژی پاک، سیاره ای سالم و اکتشافات علمی است. آزمایشگاه برکلی و دانشمندانش در سال 1931 با این باور که بزرگترین مشکلات به بهترین وجه توسط تیم ها حل می شود، تأسیس شد و برنده 16 جایزه نوبل شده است. محققان از سراسر جهان برای تحقیقات پیشگامانه خود به امکانات علمی در سطح جهانی آزمایشگاه متکی هستند. آزمایشگاه برکلی یک آزمایشگاه ملی چند برنامه ای است که توسط دانشگاه کالیفرنیا برای دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده اداره می شود.
دفتر علوم DOE بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر لطفا مراجعه کنید به Energy.gov/science.
