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Cosa dovresti sapere sugli edifici efficienti interattivi alla rete

La Casa Bianca a maggio ha annunciato una serie di nuovi programmi volti a integrare gli edifici statunitensi nell'economia dell'energia pulita. Le iniziative includono programmi di elettrificazione per le case esistenti, formazione della forza lavoro per lavori di nuova generazione nel settore edile e sforzi per aumentare l'adozione di efficienti pompe di calore elettriche e caricabatterie veloci per veicoli elettrici.

Oltre ai piani per la formazione professionale e l'elettrificazione degli edifici, l'annuncio ha anche evidenziato gli obiettivi dell'amministrazione Biden per edifici efficienti e interattivi con la rete, un approccio meno noto che ha un potenziale significativo per ridurre le emissioni di carbonio.

In questo post del blog, esploreremo cosa sono gli edifici efficienti e interattivi con la rete e perché sono così prominenti nei piani per un futuro di energia pulita.

Cosa sono gli edifici efficienti dalla rete interattiva?

Un edificio efficiente in rete (GEB) ottimizza continuamente l'uso dell'energia combinando misure di efficienza come illuminazione a LED, pompe di calore efficienti e finestre ad alte prestazioni con tecnologie intelligenti come l'energia solare, l'accumulo di batterie e il controllo integrato dell'edificio. Anziché limitarsi a consumare energia dalla rete in base al consumo energetico di base dell'edificio e alle richieste degli occupanti, un GEB interagisce con la rete per gestire continuamente la sua domanda in risposta ai segnali chiave dell'azienda elettrica.

Per risparmiare denaro, ridurre la tensione sulla rete o limitare le emissioni di carbonio dalla produzione di elettricità, un GEB potrebbe alleggerire il carico (come l'attenuazione automatica delle luci a LED in tutto l'edificio) o spostare il carico da un momento all'altro (come prelevare dal sito batterie anziché la rete) in una pratica nota come flessibilità della domanda o flessibilità del carico.

Che cos'è la flessibilità della domanda?

La flessibilità della domanda è la capacità di un edificio di ridurre o spostare nel tempo la sua domanda di energia in risposta a segnali quasi in tempo reale sulle condizioni della rete. I segnali di flessibilità della domanda possono includere il prezzo attuale dell'elettricità, la disponibilità di fonti di energia rinnovabile come solare ed eolica e l'intensità di carbonio dell'attuale mix energetico.

Ad esempio, un GEB potrebbe impiegare la flessibilità della domanda per spostare la sua domanda di picco di elettricità a un'ora del giorno in cui l'energia solare è abbondante e altrimenti potrebbe essere ridotta.

La flessibilità della domanda offre una promessa significativa per la riduzione delle emissioni di carbonio dalle operazioni di costruzione, soprattutto perché la rete integra risorse energetiche più distribuite. Ma i vantaggi possono estendersi oltre i costi e il risparmio di carbonio.

Come dettagliato in un nuovo brief di approfondimento RMI, gli edifici che flessibilizzano la loro domanda possono spostare l'energia lontano dai periodi di picco di utilizzo, quando i servizi pubblici spesso si affidano a impianti "di picco" a combustione di fossili per aiutare a soddisfare la domanda in aumento. La flessibilità della domanda può quindi ridurre la necessità di questi impianti di punta, eliminando non solo le loro emissioni di carbonio, ma anche i loro contributi significativi all'inquinamento atmosferico.

Quali sono i potenziali vantaggi dei GEB?

I potenziali risparmi di energia, emissioni e costi derivanti dalla combinazione di efficienza energetica e flessibilità della domanda nei GEB sono sostanziali. Secondo l'U.S. Department of Energy's Building Technologies Office (BTO), gli edifici rappresentano oltre il 70% del consumo di elettricità degli Stati Uniti e almeno un terzo delle emissioni degli Stati Uniti.

Una nuova roadmap GEB del BTO stima che edifici più intelligenti ed efficienti possono eliminare 80 milioni di tonnellate di emissioni di CO2 all'anno entro il 2030, riducendo le emissioni dell'intero settore energetico degli Stati Uniti del 6%. I risparmi sulle emissioni dei GEB equivarrebbero al ritiro di più di 50 centrali a carbone di medie dimensioni o al ritiro dalle strade di 17 milioni di auto.

L'adozione diffusa delle tecnologie GEB ridurrebbe i picchi di carico sulla rete, il che a sua volta ridurrebbe la capacità della rete necessaria per soddisfare tali richieste. I risparmi sui costi dei GEB quindi si estenderebbero oltre i proprietari e gli inquilini dei GEB stessi. Entro il 2040, calcola il BTO, i GEB potrebbero far risparmiare al sistema energetico degli Stati Uniti più di 100 miliardi di dollari in costi cumulativi di generazione e trasmissione di elettricità.

Quali sono i nuovi obiettivi statunitensi per i GEB?

Nella roadmap del GEB, pubblicata il 17 maggio in concomitanza con l'annuncio della Casa Bianca, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha fissato l'obiettivo di triplicare l'efficienza energetica e la flessibilità della domanda degli edifici entro il 2030, rispetto ai livelli del 2020. Per raggiungere tale obiettivo, la tabella di marcia articola 14 raccomandazioni, dal potenziamento della ricerca e dello sviluppo per le tecnologie di costruzione intelligente alle opzioni politiche per incoraggiare l'integrazione delle pratiche GEB.

Tra le raccomandazioni della tabella di marcia c'è che le agenzie governative dovrebbero "dare l'esempio" – implementando le misure GEB negli edifici di proprietà del governo per dimostrare i vantaggi e fornire preziose informazioni e migliori pratiche per un'implementazione più diffusa. La stragrande maggioranza degli stati degli Stati Uniti ha già adottato requisiti per l'utilizzo di energia o l'efficienza negli edifici governativi e la flessibilità della domanda potrebbe diventare uno strumento prezioso per soddisfare tali requisiti.

I sistemi per l'automazione coordinata dell'intero edificio in risposta ai segnali provenienti dalla rete sono tra le tecnologie emergenti che saranno necessarie per massimizzare i benefici.

A livello federale, i risparmi dei GEB sarebbero significativi. La US General Services Administration (GSA) è il più grande proprietario terriero della nazione, con quasi 10.000 edifici e oltre 375 milioni di piedi quadrati di immobili sotto il suo controllo. In un'analisi costi-benefici del 2019, RMI ha scoperto che la GSA potrebbe risparmiare $ 50 milioni all'anno (circa il 20% delle sue spese energetiche) implementando le misure GEB nel suo portafoglio di edifici.

In tutte e sei le località che RMI ha studiato nell'analisi GSA, il periodo di ammortamento per i miglioramenti GEB è ​​stato inferiore a quattro anni (e in alcuni casi inferiore a un anno), a dimostrazione della solidità dell'investimento per il governo e per i contribuenti.

Prossimi passi a livello federale

Un nuovo rapporto del National Renewable Energy Laboratory (NREL) fornisce un modello per la GSA per selezionare gli edifici che sono candidati ideali per progetti GEB convenienti. Il rapporto delinea anche strategie e migliori pratiche per l'integrazione delle misure GEB nelle varie fasi di sviluppo del contratto per il retrofit degli edifici incentrato sull'energia.

Il rapporto NREL rileva che il solo numero di edifici gestiti dalla GSA consentirebbe all'agenzia di selezionare il proprio portafoglio immobiliare per i candidati GEB di maggior valore prima di applicare le prime lezioni apprese nell'attuazione delle misure GEB nei contratti di prestazione. NREL rileva inoltre che gli edifici con il maggior potenziale economico per l'efficienza interattiva della rete tendono a condividere caratteristiche come tariffe energetiche per il tempo di utilizzo, oneri a domanda elevata per l'utilizzo di picco di energia di un edificio o programmi di utilità o statali che incentivano i clienti delle utenze a essere reattivi nella loro domanda di energia.

Una sfida identificata dai nuovi rapporti di BTO e NREL è la maturità e la disponibilità di alcune tecnologie che ottimizzerebbero l'implementazione di GEB. I sistemi per l'automazione coordinata dell'intero edificio in risposta ai segnali dalla rete sono tra le tecnologie emergenti che saranno necessarie per massimizzare i benefici dei GEB. Il programma Proving Ground della GSA sta valutando alcuni di questi sistemi di controllo degli edifici in progetti dimostrativi e gli insegnamenti di tali valutazioni dovrebbero aiutare a definire ulteriormente le migliori pratiche per l'implementazione dei progetti GEB a livello nazionale.

Il percorso verso il 2030 e oltre

Integrando l'efficienza energetica, le tecnologie di generazione di energia distribuita e la flessibilità della domanda nei suoi edifici, la GSA può aiutare a far progredire lo stato dell'arte negli edifici efficienti interattivi alla rete.

I punti di prova dei progetti GEB nel portafoglio di edifici del governo federale non solo aiuteranno a far avanzare l'obiettivo del DOE di triplicare la flessibilità della domanda e le misure di efficienza entro il 2030, ma dovrebbero anche creare una rete più pulita e resiliente che alimenterà edifici più intelligenti ed efficienti, il tutto mentre risparmiare i soldi dei contribuenti.

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