science >> Wetenschap >  >> Natuur

Hoe vraagrespons werkt

Een arbeider controleert elektrische systemen bij de Geysers-elektriciteitscentrale in Santa Rosa, Calif. Bekijk meer foto's in een kerncentrale. Kim Steele/The Image Bank/Getty Images

Wanneer u een apparaat inschakelt, u verwacht direct resultaat:u wacht niet tot een lampje gaat branden nadat u de schakelaar hebt omgedraaid. Elektriciteit wordt niet opgeslagen in een tank in je tuin, dus als je het nu nodig hebt, hoe levert het? Dat is de elektriciteitsnet op het werk. Elektriciteit wordt opgewekt in een elektriciteitscentrale en verzonden naar lokale onderstations waar transformatoren er een bruikbare spanning van maken. Daarna wordt het in onze huizen en bedrijven gedistribueerd via een web van hoogspanningstransmissielijnen - het net.

Van dag tot dag, elektriciteitsverbruikers gebruiken een voorspelbare minimale hoeveelheid stroom, genaamd de basis gewicht . Op z'n minst, het net moet deze geplande energieproductie afhandelen, naast eventuele gebruikspieken die optreden. De vraag naar elektriciteit is meestal het hoogst in de middag en vroege avond, evenals tijdens de zomer wanneer airconditioners dag en nacht draaien. Als veel mensen hun elektrische apparaten tegelijkertijd willen gebruiken, heet dat piek gebruikstijd .

Tot je kracht is uitgeschakeld, je let waarschijnlijk niet veel op hoe vaak je het licht of de televisie aandoet of op welk tijdstip van de dag je het doet. Als je een lichtschakelaar aanzet, elektriciteit reist in een oogwenk naar je huis en de lamp gloeit - dat heet vraag naar . Wanneer miljoenen elektriciteitsklanten allemaal hun airconditioners aanzetten na het werk, het verhoogt de vraag belasting op het rooster. Onze vraag naar elektriciteit groeit en de Energy Information Administration schat dat de vraag tegen 2030 met minstens 40 procent zal stijgen [bron:EEI].

Het elektriciteitsnet levert alleen de elektriciteit waar we om vragen, Hoewel, en het is aan ons om aan energiebesparing te doen. Een manier om de vraagbelasting te verminderen is een concept genaamd vraag antwoord . In brede zin, vraagresponsprogramma's geven ons -- residentiële, commerciële en industriële consumenten -- de mogelijkheid om vrijwillig ons elektriciteitsverbruik te verminderen op specifieke tijden van de dag (zoals piekuren) tijdens hoge elektriciteitsprijzen, of tijdens noodgevallen (zoals het voorkomen van een black-out).

Laten we eens kijken naar de impact van vraagrespons op de energiesector, het elektriciteitsnet en het milieu.

Inhoud
  1. Gevolgen van vraagrespons
  2. Directe responstechnologie
  3. Vraagrespons en het milieu
  4. Hoe vraagrespons werkt:opmerking van de auteur
  5. Vraagrespons:spiekbriefje

Gevolgen van vraagrespons

Door verouderde elektrische infrastructuur op te knappen, kunnen energiebedrijven de vraag bijbenen. Don Farrall/Stockbyte/Getty Images

Zoals het nu bestaat, de energie-industrie wordt geconfronteerd met een groot aantal infrastructuurproblemen. Om gelijke tred te houden met de vraag naar belasting en de verwachte stijging, de industrie moet de toegenomen stress op het verouderende net verlichten en nieuwe energiecentrales en transmissielijnen bouwen en tegelijkertijd werken aan het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen en de torenhoge energiekosten.

In 2003, de Verenigde Staten gebruikten 3, 883 miljard kWh -- met een bevolking van 280 miljoen mensen, dat is het equivalent van 13, 868 kWh gebruikt door elke persoon [bron:U.S. Department of Energy]. Natuurlijk, het energieverbruik is niet gelijk verdeeld van staat tot staat. Grotere staten met veel mensen zullen meer elektriciteit gebruiken dan kleinere staten, of staten met minder mensen. Inwoners in zuidelijke staten kunnen in de zomer meer stroom gebruiken om hun huizen en bedrijven te koelen dan een staat in de Pacific Northwest, waar het klimaat koeler is.

Brown-outs, rollende black-outs en black-outs, zoals degene die in 2003 zowel Europa als het oosten van de Verenigde Staten en Canada trof, gebeuren wanneer de voeding uitvalt, meestal veroorzaakt door een defect elektriciteitsnet of onderdeel of door een discrepantie tussen vraag en aanbod. Black-outs zijn niet alleen onhandig, het zijn ook geldputten. Naar schatting kostte de black-out in 2003 New York City alleen al tot $ 750 miljoen aan verloren inkomsten [bron:USA Today]. Voor bedrijven in de Verenigde Staten, stroomuitval betekent jaarlijks minstens $ 50 miljard aan verloren inkomsten [bron:Samson].

De industrie kijkt naar vraagresponsprogramma's, groot en klein, als een belangrijk onderdeel van de infrastructuuroplossing. Automatische directe responssystemen kunnen dreigende vraagbelastingsproblemen detecteren en stroom op strategische plaatsen omleiden of verminderen, het wegnemen van de kans op overbelasting en de daaruit voortvloeiende stroomuitval. Deze programma's hebben ook het potentieel om zowel de aanbieders als de consumenten te helpen geld te besparen; ze kunnen de noodzaak elimineren om extra energiecentrales en leveringssystemen te bouwen - in het bijzonder, die alleen voor gebruik tijdens piekuren - evenals het potentieel om de groothandelskosten voor energie te verlagen.

Het Amerikaanse ministerie van Energie schat dat het gemiddelde huisgebruik ongeveer 11, 000 kilowattuur (kWh) per jaar. Als je elektriciteit koopt, je koopt kilowattuur. Eén kilowattuur is gelijk aan 1000 watt elektriciteit die in één uur wordt verbruikt.

Gemiddeld, consumenten besteden 8,3 cent per kWh, dus dat komt erop neer dat elk huishouden elk jaar ongeveer $ 900 aan elektriciteit uitgeeft [bron:U.S. Department of Energy].

Het tarief dat je betaalt per verbruikte kWh wordt bepaald door een combinatie van factoren, inclusief regelgeving, brandstofkosten, weer (stormen, extreme temperaturen), tijd van de dag en de vraag van de consument. Hoewel de tariefbepaling ingewikkeld is, het berekenen van de dagelijkse bedrijfskosten van uw eigen huis is dat niet. En zonder automatische vraagresponssystemen, u staat er alleen voor om uw verbruik handmatig te verminderen.

Twee ideeën op woonniveau, dynamisch prijzen en time-of-use tarieven (TOU) , werken op dezelfde manier als het kopen van daluren van luchtvaartmaatschappijen. Als u tijdens de piekuren wilt vliegen, je betaalt meer. Als u uw vaatwasser tijdens de piekuren wilt gebruiken, je betaalt meer. Met dynamische prijzen, consumenten krijgen tariefkortingen tijdens normale gebruiksperioden en rekenen hogere tarieven tijdens piekuren. Alternatief, Met TOU kunnen consumenten hun gebruikspatronen verschuiven van hooggeprijsde piekuren naar goedkopere daluren door informatie te delen om slimme aanpassingen te maken:Een TOU-meter thuis houdt het totale kWh-energieverbruik bij gedurende een bepaalde periode (dag, jaar). Je bespaart geld, en het net bespaart stroom.

Hoe zit het met grootschaligere vraagresponssystemen, iets dat de consument niet overlaat om ladingen handmatig te snijden? Naast wooninspanningen, er zijn bedrijven in opkomst met als enig doel vraagrespons. Bedrijven die aggregators worden genoemd, komen tussenbeide om de netbelasting te verminderen door middel van collect negawatt . Een negawatt is een eenheid van vermogen die niet langer nodig is, en aggregators verkopen ze aan regionale Independent System Operators (ISO's) die ze gebruiken om de belasting van een specifiek deel van het net te verminderen.

Directe responstechnologie

Als je in een slim huis woonde, je zou de thermostaat niet lager hoeven te zetten om energie te besparen - het huis zou het voor je doen. Jeffrey Hamilton/Stockbyte/Getty Images

Een van de meest opwindende modellen van vraagrespons is de smart grid en de verbinding met slimme gebouwen .

Een smart grid is de 21e-eeuwse versie van het huidige grid. Het raster van vandaag is slechts eenrichtingsverkeer:u zet de televisie aan, en het brengt de kracht. Een smart grid zou een tweerichtingscommunicatiesysteem zijn tussen aanbieder en consument. De structuur van het raster wordt vaak beschreven als vergelijkbaar met internet. Op dezelfde manier heeft elke computer die toegang heeft tot internet een internetadres, het slimme netwerk zou een web van toegangspunten hebben die kunnen worden geïdentificeerd en gecontacteerd. Via deze contactpunten het net zou de stroom van elektriciteit naar behoefte automatiseren, identificeer en isoleer belastingsproblemen; het zou ook in staat zijn om ongelijke leveringen van energie uit hernieuwbare bronnen zoals wind- en zonne-energie aan te pakken.

Een smart grid dat praat met domme terminals en apparaten in een huis kan maar zoveel bereiken. Het netwerk kan een belastingsprobleem identificeren, maar zonder een slimme bouwpartner, het kan niets anders doen dan een rode vlag opsteken. Consumenten wordt dan verteld om hun energieverbruik te verminderen of uit te schakelen.

Wanneer slimme gebouwen worden aangesloten op een smart grid, de gebouwen reageren op informatie van het net. Worden de elektriciteitsprijzen hoger? Het huis met zelfcontrole reageert automatisch door het stroomverbruik te verminderen - misschien door de thermostaat lager te zetten of de vaatwasser uit te zetten. Consumenten hebben uiteindelijk de mogelijkheid om de verwarming een paar graden hoger te zetten als ze liever een warmer huis hebben.

Over een jaar, kleinschalige studie in woningen op het Olympic Peninsula in Washington, het Department of Energy (DOE) ontdekte dat wanneer consumenten werden uitgerust met slimme elektrische meters, thermostaten, boilers en drogers, ze verminderden hun energieverbruik en de bijbehorende kosten - gemiddeld deelnemers bespaarden 10 procent op hun elektriciteitsrekening, en er was een vermindering van 15 procent in het gebruik van piekbelasting [bron:Grist].

De Smart Grid Cities van vandaag

Xcel Energy wil Boulder veranderen, kleur, tot de eerste smart grid-stad in de Verenigde Staten. De stad zou upgrades van haar bestaande energie-infrastructuur krijgen van een blinde, meetnet naar een elektrisch systeem dat in staat is om realtime, tweerichtingscommunicatie in het hele nieuwe slimme netwerk.

Vraagrespons en het milieu

Een turbine bij de Geysers-centrale in Californië wekt elektriciteit op uit geothermische bronnen. Kim Steele/The Image Bank/Getty Images

Het voordeel van vraagrespons ligt niet alleen in de economische kostenbesparingen, maar ook in milieukosten. Hoewel er nog geen definitief onderzoek is gedaan naar hoe vraagresponssystemen het milieu wel of niet zullen beïnvloeden, er zijn enkele positieve effecten te verwachten.

Eerst, veel veldexperts gaan ervan uit dat als mensen de keuze krijgen tussen conserveren of niet, ze zullen ervoor kiezen om te sparen omdat het een goed gevoel is, groene bijdrage.

Naast mogelijke psychologische effecten, vraagrespons leidt tot zeer reële milieuresultaten. Terwijl vraagresponstechnologie de stroom van de ene bron naar de andere verschuift, het functioneert ook om de hoeveelheid verbruikte stroom te verlagen. Minder stroomverbruik verlaagt op zijn beurt de niveaus van gegenereerde verontreinigende stoffen. Zonder vraagrespons, systemen die worden gebruikt om huizen in de Verenigde Staten te verwarmen en te koelen, geven 150 miljoen ton koolstofdioxide (CO 2 ), een bekend broeikasgas, in het milieu [bron:U.S. Department of Energy], en ongeveer 30, 000 Amerikanen sterven elk jaar door de vervuiling die wordt veroorzaakt tijdens de elektriciteitsproductie [bron:Solar Energy International].

Met vraagrespons, het smart grid van de 21e eeuw zou een groen netwerk kunnen zijn. Planten die piekvermogen genereren, genereren vaak ook hoge niveaus van verontreinigende stoffen. Een smart grid is gemakkelijker in staat om stroombronnen aan te kunnen die met tussenpozen in intensiteit kunnen zijn en niet altijd bij de hand zijn. Wanneer de vraag naar stroom piekt, een smart grid zou het brandstoftype dat het gebruikt kunnen veranderen, evenwicht tussen fossiele brandstoffen en hernieuwbare energiebronnen.

De volgende keer dat je televisie kijkt, avondeten koken en de was doen, kijk eens op de klok. Is het piektijd?

Het groene raster van Google

Google, die eerder heeft geïnvesteerd in geothermische energiesystemen, onlangs aangekondigd dat ze zouden samenwerken met General Electric om te investeren in smart grid-technologie. Waarom? De datacenters van Google gebruiken veel elektriciteit -- door vraagresponstechnologie te implementeren via een smart grid, Google staat om wat geld te besparen.

Hoe vraagrespons werkt:opmerking van de auteur

Schrijven over vraagrespons betekende meer dan leren over de energiebehoefte van consumenten - het betekende leren over het elektriciteitsnet, hoe het net reageert op consumentenconsumptie en hoe het zou kunnen reageren als het wat slimmer was. Het huidige elektriciteitsnet, het blijkt, is niet slim, noch is het groot in communicatie. Vraagrespons is een manier voor consumenten om slimmere beslissingen te nemen over energieverbruik, evenals voor het raster om hetzelfde te doen. Een smart grid kan u vertellen dat u uw vaatwasser gebruikt tijdens een piektijd in energieverbruik en als u een paar uur wacht, zal er minder vraag zijn. Een smart grid zou ook in staat kunnen zijn om stroom van de ene naar de andere bron te verplaatsen om energie-uitputting te voorkomen die stroomuitval en stroomuitval veroorzaakt. Een smart grid kan ook een groen netwerk zijn, balanceren van de energie-output van door fossiele brandstoffen aangedreven stroomgeneratoren en hernieuwbare energiebronnen. Waarom hebben we dit niet geïmplementeerd?

bronnen

  • Carey, John. "Een slimmer elektriciteitsnet." Werkweek. 2008. http://www.businessweek.com/bwdaily/dnflash/content/jan2008/db20080111_022085.htm
  • specialisten op het gebied van energiebeperking, Inc. "Reductiemethoden." http://www.ecsny.com/reduction.php
  • Edison Electric Institute (EEI) "Energie-infrastructuur.". http://www.eei.org/industry_issues/energy_infrastructure/index.htm
  • Hamilton, Tyler. "Een bespaarde megawatt is een verdiende 'negawatt'." Toronto-ster. 2007. http://www.thestar.com/columnists/article/243454
  • Hof, Beroven. "Google's groene agenda." Werkweek. 2008. http://www.businessweek.com/the_thread/techbeat/archives/2008/10/googles_green_a.html?campaign_id=rss_blog_blogspotting
  • LaMonica, Martin. "GridWise-proef vindt dat 'smart grids' de elektriciteitsrekening verlagen." CNET-nieuws. 2008. http://news.cnet.com/8301-11128_3-9847236-54.html
  • LaMonica, Martin. "Zal iemand betalen voor het 'slimme' elektriciteitsnet?" CNET-nieuws. 2007. http://news.cnet.com/Will-anyone-pay-for-the-smart-power-grid/2100-11392_3-6184046.html?tag=mncol;txt
  • Madani, Vahid en Damir Novosel. "Het elektriciteitsnet temmen." IEEE-spectrum. 2005. http://spectrum.ieee.org/jan05/2407
  • Mazza, Patrick. "Een slimmere, zuiniger raster." Grist. 2008/ http://gristmill.grist.org/story/2008/1/14/163859/835
  • Mazza, Patrick. "Avontuur in het smart grid nr. 2:Vraagsturing." Maalkoren. 2007. http://gristmill.grist.org/story/2007/7/26/154138/491
  • Mazza, Patrick. "Groene gebouwen en slimme netwerken." WereldVeranderen. 2008. http://www.worldchanging.com/archives/007965.html
  • Monman, Terence. "Wat is Watt." Los Angeles Times. 2001. http://articles.latimes.com/2001/jan/07/news/mn-9450
  • Nemtzów, David, Dan Delurey en Chris King. "Het groene effect." Openbare nutsvoorzieningen tweewekelijks. 2007. http://www.demandresponsecommittee.org/id178.htm
  • Orange &Rockland-hulpprogramma's. "Tijd van gebruik." http://www.oru.com/programsandservices/incentivesandrebates/timeofuse.html
  • PIER Demand Response Research Center. "DRRC Achtergrond." http://drrc.lbl.gov/drrc-bg.html
  • Samson, Ted. "Power levering, de slimme manier." InfoWorld. 2007. http://weblog.infoworld.com/sustainableit/archives/2007/07/smart_grids.html
  • Shut, Toby. "Google duikt op het Smart Grid." De bonte dwaas. 2008. http://www.fool.com/investing/high-growth/2008/09/22/google-swoops-on-the-smart-grid.aspx
  • Zonne-energie Internationaal (SEI). "Energiefeiten." http://www.solarenergy.org/resources/energyfacts.html
  • Steffen, Alex. "Boulder:het eerste slimme netwerk van de VS?" WereldVeranderen. 2008. http://www.worldchanging.com/archives//007897.html
  • Transmissie &Distributie Wereld. 2008. "Demand-Response-programma voorkomt voortschrijdende black-out." http://tdworld.com/distribution_management_systems /demandresponse_program_averts_blackout/
  • Amerikaanse ministerie van Energie. "Demand Response." http://www.oe.energy.gov/demand.htm
  • U.S. Department of Energy. "EERE Consumer's Guide:schatting van het apparaat en het elektronische energieverbruik van thuis." Energie-efficiëntie en hernieuwbare energie. http://apps1.eere.energy.gov/consumer/your_home/appliances/index.cfm/mytopic=10040
  • U.S. Department of Energy. "EERE Energy Savers:verwarming en koeling." Energie-efficiëntie en hernieuwbare energie. http://www1.eere.energy.gov/consumer/tips/heating_cooling.html
  • U.S. Department of Energy." Energie in het kort:hoe wordt mijn elektriciteit opgewekt, afgeleverd, en geprijsd?" De Energy Information Administration. http://tonto.eia.doe.gov/energy_in_brief/electricity.cfm
  • U.S. Department of Energy. "Multi-Building Internet Demand-Response Control System:de eerste succesvolle test." Berkeley Lab. 2003. http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/EETD-demand-response.html
  • Amerikaanse ministerie van Energie. "Residentiële elektriciteitsprijzen:een consumentengids." De Energie Informatie Administratie. http://www.eia.doe.gov/neic/brochure/electricity/electricity.html
  • VS vandaag. "Bewoners in het noordoosten worstelen met effecten van stroomuitval." 2003. http://www.usatoday.com/news/nation/2003-08-14-power-out_x.htm

Vraagrespons:spiekbriefje

Dingen die u moet weten:

  • De geschatte minimale hoeveelheid stroom die elektriciteitsverbruikers dagelijks nodig hebben, wordt de basislast genoemd.
  • De vraag naar elektriciteit is het grootst in de middag en vroege avond. De perioden waarin de vraag het grootst is, worden piekgebruikstijden genoemd.
  • Dynamisch prijzen, time-of-use-tarieven (TOU) en upgraden naar smart grid-technologie zijn allemaal voorbeelden van vraagresponsprogramma's die het energieverbruik kunnen verminderen, stroomuitval te verminderen en de groothandelskosten voor energie te verlagen.
  • Het huidige elektriciteitsnet is eenrichtingsverkeer:het levert stroom waar en wanneer er om stroom wordt gevraagd. Upgraden naar een slimmere, tweerichtings automatisch net zou de communicatie tussen energiecentrales openen, leveringssystemen en gebouwen. Het zou de stroom van elektriciteit naar behoefte kunnen automatiseren, identificeer belastingsproblemen en breng ongelijke energietoevoer in evenwicht.

Nutsvoorzieningen, Test je kennis met deze quizzen!

  • Feit of Fictie:Energie-efficiëntie
  • Ultieme alternatieve energiequiz
  • Wilde wereld:zonnecelquiz
  • Energie besparen Quiz

Check deze artikelen!

  • Hoe noodstroomsystemen werken
  • Hoe buiten het netwerk leven werkt
  • Hoe een microgrid werkt
  • Hoe het Rocky Mountain Institute werkt
  • Wat is de grootste energiebron van de toekomst?

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat is een Micel in Biochemie?
  2. Gymnospermen: definitie, levenscyclus, typen en voorbeelden
  3. Zijn linkshandigen snellere denkers dan rechtshandigen?
  4. Welke gebeurtenis volgt DNA-replicatie in een celcyclus?
  5. Gebruik je echt maar 10 procent van je hersenen?
  6. Hoe reageert het excretiesysteem op fysieke activiteit?
  7. Het Bohr-model:snel vervangen maar nooit vergeten
  8. Kunstmatige selectie (selectieve fokkerij): definitie & voorbeelden
  9. Waarom wordt natrium gebruikt bij DNA-extractie?

Wetenschap