Aangezien gebouwen in de VS 75% van de elektriciteit verbruiken, bieden ze een groot potentieel om energie te besparen en de vraag naar ons snel veranderende elektriciteitsnet te verminderen. Maar hoeveel, waar en via welke strategieën zou een beter beheer van het energieverbruik van gebouwen daadwerkelijk invloed kunnen hebben op het elektriciteitssysteem?

Een uitgebreide nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) van het Department of Energy beantwoordt deze vragen en kwantificeert wat kan worden gedaan om gebouwen energie-efficiënter en flexibeler te maken tot in detail, zowel qua tijd (inclusief tijd van de dag als jaar). ) en ruimte (kijkend naar regio's in de VS). Het onderzoeksteam, dat ook wetenschappers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) omvatte, ontdekte dat het maximaliseren van de inzet van vraagbeheertechnologieën voor gebouwen de noodzaak van tot een derde van de kolen- of gasgestookte energieopwekking zou kunnen voorkomen en zou betekenen dat ten minste de helft van al dergelijke energiecentrales die naar verwachting tussen nu en 2050 online zullen komen, niet gebouwd hoeft te worden.

Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Joule .

"Een belangrijke reden waarom we niet meer horen over de rol van onze gebouwen als een belangrijke hulpbron voor de transitie naar schone energie, is omdat het een uitdaging was om die hulpbron op grote schaal te kwantificeren - en zonder harde cijfers op schaal is het moeilijk voor beleidsmakers of netbeheerders om eromheen te plannen", zegt Berkeley Lab-onderzoeker Jared Langevin, hoofdauteur van de studie. "Onze overkoepelende overtuiging hier was dat het produceren van dit soort schattingen die de rol van deze vraagzijde-bouwtechnologieën concreter maken, ervoor zal zorgen dat we meer doen om de inzet van die technologieën aan te moedigen naast de inzet van hernieuwbare opwekking en batterijen."

"We zijn verheugd om samen te werken met Berkeley Lab aan deze onderzoeksresultaten, die de impact van de gebouwen van ons land benadrukken om een ​​koolstofarm energiesysteem te bereiken", zegt Achilles Karagiozis, directeur van NREL's Building Technologies and Science Center.

De zogenaamde vraagzijde van elektriciteit is elektriciteit die wordt gebruikt in huizen en werkplekken, zoals voor airconditioning, waterverwarming en het aandrijven van lampen en apparaten. De onderzoekers benaderden dit elektriciteitsverbruik van gebouwen als een nethulpbron; door de efficiëntie en flexibiliteit van het elektriciteitsverbruik van gebouwen te vergroten, bijvoorbeeld door beter presterende apparatuur te gebruiken en de tijd waarop het gebruik ervan plaatsvindt te verschuiven, vonden ze deze bron aanzienlijk, waardoor ze tot 742 terawattuur (TWh) van de jaarlijkse elektriciteitsverbruik en 181 gigawatt (GW) dagelijkse netto piekbelasting in 2030, oplopend tot 800 TWh en 208 GW in 2050. (Het totale elektriciteitsverbruik in de VS in 2020 was ongeveer 3.800 TWh.)

De onderzoekers ontdekten dat preconditioning (waarbij huizen worden voorgekoeld om het gebruik van airconditioning tijdens piekuren te verminderen) en het gebruik van waterverwarmers met warmtepomp de meest impactvolle maatregelen voor woongebouwen waren; voor commerciële gebouwen had plug load management, waarbij software wordt gebruikt om het elektriciteitsverbruik van computers en andere elektronische apparaten in een gebouw te beheren, de meeste impact.

"Onze eerste schattingen wijzen op tientallen miljarden dollars aan jaarlijkse kostenbesparingen voor netbeheerders, om nog maar te zwijgen van de potentiële besparingen op energiekosten voor gezinnen en bedrijven", aldus Karagiozis. "Gebouwen zijn ook een belangrijke bron van flexibiliteit voor netbeheerders, vooral bij het terugdringen van de elektriciteitsvraag op momenten dat deze normaal gesproken op zijn hoogtepunt zou zijn, zoals tijdens echt hete zomerdagen wanneer de meeste airconditioners aan staan."

Door deze piekvraag te verminderen, zei Langevin dat nutsbedrijven mogelijk minder behoefte hebben aan batterijtechnologieën omdat ze meer hernieuwbare energie gebruiken. "Inderdaad, de flexibele hulpbron die we hebben gevonden is vergelijkbaar met hogere prognoses van de behoefte aan batterijgebruik bij een hogere inzet van hernieuwbare energie", zei hij.

De regio's waar gebouwen de grootste energiebron bleken te bieden, waren in Texas en het zuidoosten van de VS, evenals de regio's van de Grote Meren en de Mid-Atlantische Oceaan. "Dit zijn gebieden met een hoge bevolking, sterke behoeften aan ruimteconditionering en veel elektrische apparatuur die al is geïnstalleerd", zei Langevin. "Deze informatie op regionale schaal is erg belangrijk voor het ontwikkelen van tastbaar beleid voor het realiseren van de bron die we rapporteren."

Strategieën voor het vastleggen van de potentiële hulpbron voor gebouwen die in de studie worden geïdentificeerd, zijn al in ontwikkeling. Zo heeft DOE onlangs een National Roadmap for Grid-Interactive Efficient Buildings uitgebracht, die voortbouwt op de resultaten van het onderzoek en concrete aanbevelingen geeft om de efficiëntie en flexibiliteit van de gebouwensector tegen 2030 te verdrievoudigen.

"Voortdurende inspanningen in deze richting zullen van cruciaal belang zijn voor het tot stand brengen van een sleutelrol voor de bouwsector in de toekomstige evolutie van het Amerikaanse elektriciteitssysteem", zei Langevin. "Onze bevindingen zijn bemoedigend, maar nu moeten we manieren vinden om deze hulpbron snel in de praktijk te brengen."