In de afgelopen jaren, Stanford transformeerde zijn energie-infrastructuur door zijn verwarmingssysteem te elektrificeren, haar gasgestookte elektriciteitscentrale te vervangen door netstroom, het creëren van een uniek systeem om warmte terug te winnen, enorme tanks bouwen om warm en koud water op te slaan, en het bouwen van een zonne-energiecentrale. Het Stanford Energy System Innovations-project heeft de totale uitstoot van broeikasgassen van de campus met 68 procent verminderd en de bedrijfskosten van het systeem met $ 425 miljoen verlaagd over 35 jaar.

Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie, gepubliceerd in Energie en milieuwetenschappen , legt een routekaart uit om die voordelen bij Stanford uit te breiden en te vertalen naar andere campussen en gemeenschappen. De aanpak van de studie, indien breed aangenomen, zou kunnen helpen om de betrouwbaarheid van elektriciteitsnetten in toenemende mate afhankelijk te houden van intermitterende hernieuwbare energiebronnen.

De thermische opslagtanks van Stanford kunnen een voorraad verwarming en koeling van een halve dag bevatten, wat betekent dat ze kunnen worden gebruikt als batterijen om overtollige energie op te slaan en de CO2-uitstoot te verminderen. De auteurs vinden dat de campus haar aankopen van elektriciteit zou kunnen maximaliseren op momenten van de dag dat het net in lijn is met hernieuwbare energie, de elektriciteit gebruiken om water te verwarmen en te koelen, vooral tijdens die uren. tegen 2025, de studie laat zien, dit protocol zou de CO2-uitstoot van verwarming en koeling van de universiteit met nog eens 40 procent kunnen verminderen.

"Grootschalige thermische opslag is nu een zeer reële optie. Het kan betaalbaarheid en flexibiliteit bieden voor elektriciteitsnetten van de toekomst, " zei de hoofdonderzoeker van de krant, Sally Benson, hoogleraar energiebronnen engineering en co-directeur van Stanford's Precourt Institute for Energy.

Koolstofbewuste planning

Het verwarmen en koelen van gebouwen is een belangrijk onderdeel van de klimaatvergelijking. Het verwarmen van gebouwen alleen al gebruikt ongeveer 13 procent van de wereldwijde energievoorziening en is koolstofintensief. Veel experts raden aan om over te stappen op minder CO2-intensieve manieren om gebouwen te verwarmen en te koelen als een manier om klimaatverandering tegen te gaan.

Echter, "ongecontroleerde elektrificatie van verwarming en transport zou elektriciteitsnetten kunnen destabiliseren vanwege de enorme hoeveelheid energie die ermee gemoeid is, vooral omdat meer elektriciteit afkomstig is van intermitterende zon en wind, zei Jacques de Chalendar, een afgestudeerde student en de hoofdauteur van de studie.

"Koolstofbewuste planning, " zoals de Chalendar het noemde, zou kunnen helpen de lichten aan te houden en tegelijkertijd het gebruik van hernieuwbare energiebronnen te maximaliseren. In Californië en andere zonnige staten die behoefte hebben aan hernieuwbare energie, grote klanten met opslagcapaciteit konden midden op de dag elektriciteit afnemen, wanneer zonne-energie de markt overspoelt.

"Op andere locaties zou zich 's nachts een vergelijkbare kans kunnen voordoen, bijvoorbeeld als voldoende nachtelijke windenergie het koolstofgehalte van elektriciteit op het net verlaagt, ' zei de Calendar.

Naast het betaalbaar helpen realiseren van klimaatdoelen, het verschuiven van flexibel elektriciteitsgebruik naar uren waarop het aanbod van hernieuwbare energie hoog is, heeft extra voordelen. Het helpt netbeheerders met de essentiële taak om bronnen en putten nauwkeurig in evenwicht te brengen. Ook, het verbetert de financiële resultaten voor investeerders in duurzame opwekking, die relatief hogere prijzen zouden krijgen door de verschuiving van de vraag.

Echter, Benson zei, "Hoewel de emissievoordelen duidelijk zijn, de structuur van de groothandelstarieven voor elektriciteit zou moeten worden gewijzigd om koolstofbewuste planning economisch aantrekkelijk te maken voor de meeste klanten."

Grote klanten hebben vaak twee delen op hun rekening. Een daarvan is voor de totale hoeveelheid elektriciteit die ze hebben gebruikt. De andere is een vraagprijs, dat is een vergoeding op basis van hun piekstroomverbruik gedurende de maand. Koolstofbewuste planning vereist maximalisering van het stroomverbruik in tijden waarin duurzame opwekking hoog is. Dit zou de vraagprijs verhogen, die aanzienlijk kan zijn.

"Nu de voordelen van koolstofbewuste planning duidelijk zijn, "Benson zei, "we moeten tariefstructuren ontwerpen die het maximaliseren van het stroomverbruik zouden stimuleren wanneer dit het schoonst is."

Stanford als een levend laboratorium

Hoewel de combinatie van elektrische verwarming, thermische opslag en koolstofbewuste planning werkt niet overal, de studie constateert dat de aanpak onder veel omstandigheden werkt. Wanneer het gebeurt, thermische opslag heeft een groot voordeel ten opzichte van traditionele batterijen. De onderzoekers, waaronder Peter Glynn, hoogleraar managementwetenschappen en techniek, ontdekte dat thermische opslag ongeveer 15 procent kost van wat de tegenwoordig beschikbare grote batterijen kosten. Plus, thermische opslagtanks gaan veel langer mee dan batterijen.

De Chalendar werkt samen met andere universiteiten om hun verwarmingssystemen op dezelfde manier te elektrificeren en te optimaliseren. In de tussentijd, andere afgestudeerde studenten hebben afzonderlijke onderzoeksprojecten op basis van het unieke systeem, zei Joseph Stagner, Stanford's uitvoerend directeur van duurzaamheid en energiebeheer.

"Stanford is niet alleen een universiteit. Het is ook een levend laboratorium, "Zei Stagner. "We hebben laten zien hoe het koolstofarm maken van de verwarmingssector zowel mogelijk als economisch is door schone elektrificatie. We zijn blij dat andere entiteiten deze informatie kunnen gebruiken om hun eigen energiesystemen te verbeteren."

Dit onderzoek heeft gevolgen voor het overheidsbeleid en de elektriciteitstarieven die aan klanten worden aangerekend.

"We moeten beginnen met het erkennen van de waarde van gemeenschapsoplossingen in combinatie met overvloedige zonne-energie op het net, thermische opslagcapaciteit, en koolstofprijzen in tarieven, " zei Dian Grueneich, een voormalig commissaris bij de California Public Utilities Commission en een filiaal van Stanford's Precourt Institute. Grueneich was niet betrokken bij het onderzoek.