En arbetare övervakar elsystem vid Geysers kraftverk i Santa Rosa, Calif. Se fler bilder inuti ett kärnkraftverk. Kim Steele/The Image Bank/Getty Images När du slår på en apparat, du förväntar dig omedelbara resultat:Du väntar inte på att en glödlampa ska tändas efter att du har vridit omkopplaren. El lagras inte i en tank på din gård, så när du behöver det nu, hur levererar det? Det är Kraftnät på jobbet. Elektricitet genereras vid ett kraftverk och överförs till lokala transformatorstationer där transformatorer gör det till en användbar spänning. Sedan distribueras det till våra hem och företag genom en nät av högspänningsöverföringsledningar - nätet.
Från dag till dag, elförbrukare använder en förutsägbar minsta mängd ström, ringde baslast . Åtminstonde, nätet måste hantera denna schemalagda energiproduktion, utöver eventuella spikar som uppstår. Efterfrågan på el är vanligtvis högst på eftermiddagen och tidig kväll, samt under sommaren när luftkonditioneringsapparater fungerar dag och natt. När många människor vill använda sina elektriska apparater samtidigt heter det maximal användningstid .
Tills din makt är utslagen, du är nog inte särskilt uppmärksam på hur ofta du tänder ett ljus eller tv eller vilken tid på dygnet du gör det. När du slår på en strömbrytare, el reser på ett ögonblick till ditt hem och glödlampan lyser - det kallas efterfrågan . När miljontals elkunder slår på sina luftkonditioneringar efter jobbet, det ökar efterfrågebelastning på rutnätet. Vår efterfrågan på el ökar och Energiinformationsverket uppskattar att efterfrågan kommer att öka med minst 40 procent fram till 2030 [källa:EEI].
Elnätet levererar endast den el vi ber om, fastän, och det är upp till oss att träna energibesparing. Ett sätt att minska efterfrågelasten är ett begrepp som kallas kräva svar . I breda termer, efterfrågeprogram ger oss - bostäder, kommersiella och industriella konsumenter - möjligheten att frivilligt trimma vår elanvändning vid specifika tider på dygnet (t.ex. högtider) under höga elpriser, eller vid nödsituationer (t.ex. att förhindra en blackout).
Låt oss titta på effekterna av efterfrågan på energibranschen, elnätet och miljön.
Innehåll
Renovering av åldrande elektrisk infrastruktur hjälper kraftföretag att hålla jämna steg med efterfrågan. Don Farrall/Stockbyte/Getty Images Som det existerar nu, energibranschen står inför en myriad av infrastrukturfrågor. För att hålla jämna steg med belastningsbehovet och dess förväntade ökning, industrin måste lindra den ökade belastningen på åldringsnätet och bygga nya kraftverk och kraftledningar samtidigt som de arbetar för att minska utsläppen av växthusgaser och de kraftigt stigande energikostnaderna.
År 2003, USA använde 3, 883 miljarder kWh - med en befolkning på 280 miljoner människor, det motsvarar 13, 868 kWh som används av varje person [källa:U.S. Department of Energy]. Självklart, energiförbrukningen sprids inte lika från stat till stat. Större stater med många människor kommer att använda mer el än mindre stater, eller stater med färre människor. Invånare i södra stater kan använda mer makt för att kyla sina hem och företag på sommaren än en stat i Stillahavsområdet, där klimatet är svalare.
Brownouts, rullande strömavbrott och strömavbrott, som den som drabbade både Europa och östra USA och Kanada 2003, hända när strömförsörjningen går förlorad, orsakas vanligtvis av ett felaktigt elnät eller en komponent eller av en skillnad mellan utbud och efterfrågan. Blackouts är inte bara obekväma, de är också pengar gropar. Det har beräknats att blackout -kostnaden 2003 bara kostade New York City upp till 750 miljoner dollar i förlorade intäkter [källa:USA Today]. För företag i hela USA, strömavbrott betyder minst 50 miljarder dollar i förlorade intäkter årligen [källa:Samson].
Branschen tittar på efterfrågeprogram, stor och liten, som en viktig del av infrastrukturlösningen. Automatiska direktresponssystem kan känna av överhängande problem med efterfrågebelastning och avleda eller minska strömmen på strategiska platser, ta bort risken för överbelastning och det resulterande strömavbrottet. Dessa program har också potential att hjälpa både leverantörer och konsumenter att spara pengar. de kan eliminera behovet av att bygga ytterligare kraftverk och leveranssystem - specifikt de endast för användning under högtider - liksom potentialen att sänka energikostnaderna i grossistledet.
Det amerikanska energidepartementet uppskattar att det genomsnittliga hemmet använder cirka 11, 000 kilowattimmar (kWh) årligen. När du köper el, du köper kilowattimmar. En kilowattimme är lika med 1000 watt el som används på en timme.
I genomsnitt, konsumenter spenderar 8,3 cent per kWh, så att varje hushåll spenderar cirka 900 dollar på el varje år [källa:U.S. Department of Energy].
Den hastighet du betalar per förbrukad kWh bestäms av en kombination av faktorer, inklusive föreskrifter, bränslekostnader, väder (stormar, extrema temperaturer), tid på dagen och konsumenternas efterfrågan. Även om hastighetsbestämningen är komplicerad, att beräkna ditt eget hems dagliga driftskostnad är inte. Och utan automatiska system för efterfrågan på plats, du är på egen hand för att manuellt minska din förbrukning.
Två idéer på bostadsnivå, dynamisk prissättning och tid för användning (TOU) , arbeta på samma sätt som att köpa lågprisflygbolagspriser. Om du vill flyga under högtider, du betalar mer. Om du vill använda din diskmaskin under rusningstider, du betalar mer. Med dynamisk prissättning, konsumenter erbjuds rabatter under normala användningstider och högre priser under högtider. Alternativt, TOU gör det möjligt för konsumenter att flytta sina användningsmönster från högtrafiktimmar till billigare lågtrafiktider genom att dela information för att göra smarta justeringar:En TOU-mätare hemma spårar den totala kWh energianvändningen under en tidsperiod (dag, år). Du sparar pengar, och nätet sparar ström.
Hur är det med efterfrågesystem i större skala, något som inte låter konsumenten manuellt skära laster? Förutom bostadsinsatser, det finns företag som växer fram med det enda syftet att efterfrågas. Företag som kallas aggregatorer går in för att minska nätbelastningen genom att samla in negawatt . En negawatt är en kraftenhet som inte längre behövs, och aggregatorer säljer dem till regionala oberoende systemoperatörer (ISO:er) som använder dem för att minska belastningen på en specifik del av nätet.
Om du bodde i ett smart hus, du skulle inte behöva stänga av termostaten för att spara energi - huset skulle göra det åt dig. Jeffrey Hamilton/Stockbyte/Getty Images En av de mest spännande modellerna för efterfrågesvar är smarta elnät och dess koppling till smarta byggnader .
Ett smart rutnät är 2000 -talets version av det nuvarande nätet. Dagens rutnät är endast enkelriktat:Du slår på TV:n, och det ger kraften. Ett smart nät skulle vara ett tvåvägskommunikationssystem mellan leverantör och konsument. Strukturen på nätet beskrivs ofta som liknar Internet. På samma sätt har varje dator som har tillgång till Internet en internetadress, det smarta nätet skulle ha en webb av åtkomstpunkter som kan identifieras och kontaktas. Genom dessa kontaktpunkter, nätet skulle automatisera flödet av el efter behov, identifiera och isolera lastproblem; det skulle också kunna hantera ojämna energiförsörjningar från förnybara källor som vind- och solenergi.
Ett smart nät som pratar med dumma terminaler och apparater i ett hus kan bara åstadkomma så mycket. Nätet kan identifiera ett lastproblem men utan en smart byggnadspartner, den kan inte göra annat än att lyfta en röd flagga. Konsumenterna uppmanas sedan att minska eller stänga av sin energianvändning.
När smarta byggnader är anslutna till ett smart nät, byggnaderna svarar på information från nätet. Blir elpriserna högre? Självövervakningshuset reagerar automatiskt genom att minska strömförbrukningen-kanske genom att stänga av termostaten eller stänga av diskmaskinen. Konsumenter har i slutändan makt att sänka värmen några grader om de föredrar ett varmare hus.
På ett år, småskalig studie i hem på den olympiska halvön i Washington, Energidepartementet (DOE) fann att när konsumenterna utrustades med smarta elektriska mätare, termostater, vattenvärmare och torktumlare, de minskade sin energianvändning och tillhörande kostnader - i genomsnitt deltagarna sparade 10 procent på sina elräkningar, och det var en minskning av toppbelastningen med 15 procent [källa:Grist].
Dagens Smart Grid CitiesXcel Energy vill vända Boulder, Colo., till den första smarta nätstaden i USA. Staden skulle få uppgraderingar av sin befintliga kraftinfrastruktur från en blind, mätnät till ett elsystem som kan tillhandahålla realtid, tvåvägskommunikation i hela sitt nya smarta nät.
En turbin vid Geysers kraftverk i Kalifornien genererar el från geotermiska källor. Kim Steele/The Image Bank/Getty Images Fördelen med efterfrågan svarar inte bara i de ekonomiska kostnadsbesparingarna, men också i miljökostnader. Även om det inte finns någon definitiv forskning om hur system för efterfrågesvar kommer att - eller inte - påverka miljön, det finns några positiva effekter som kan förväntas.
Först, många fältexperter antar att om människor får välja mellan att bevara eller inte, de kommer att välja att spara eftersom det känns bra, grönt bidrag.
Utöver möjliga psykologiska effekter, efterfrågan ger några mycket verkliga miljöresultat. Medan efterfrågestyrningstekniken flyttar kraft från en källa till en annan, den fungerar också för att sänka mängden strömförbrukning. Mindre strömförbrukning sänker i sin tur halterna av föroreningar som genereras. Utan svar på efterfrågan, system som används för att värma och kyla hem över hela USA släpper ut 150 miljoner ton koldioxid (CO 2 ), en känd växthusgas, i miljön [källa:U.S. Department of Energy], och cirka 30, 000 amerikaner dör varje år av den förorening som orsakas vid elproduktion [källa:Solar Energy International].
Med efterfrågesvar, 2000 -talets smarta nät kan vara ett grönt rutnät. Växter som genererar toppeffekt genererar ofta också höga halter av föroreningar. Ett smart nät är lättare att hantera strömkällor som kan vara intermittenta i intensitet och som kanske inte alltid finns till hands. När efterfrågan på kraft toppar, ett smart nät skulle kunna flytta den bränsletyp den använder, balansera fossila bränslen och förnybara energikällor.
Nästa gång du tittar på tv, lagar middag och tvättar, ta en titt på klockan. Är det topptid?
Googles gröna rutnätGoogle, som tidigare har investerat i geotermiska kraftsystem, meddelade nyligen att de skulle samarbeta med General Electric för att investera i smart grid -teknik. Varför? Googles datacenter använder mycket el - genom att implementera efterfrågesteknik via ett smart nät, Google står för att spara lite pengar.
Att skriva om efterfrågan svarade mer än att lära sig om konsumenternas energikrav - det innebar att lära sig om elnätet, hur nätet reagerar på konsumentkonsumtion och hur det skulle kunna reagera om det var lite smartare. Det nuvarande elnätet, det visar sig, är inte smart, det är inte heller stort för kommunikation. Efterfrågesvar är ett sätt för konsumenter att fatta smartare beslut om energiförbrukning, såväl som för nätet att göra detsamma. Ett smart nät kan berätta att du använder din diskmaskin vid en hög energiförbrukningstid och om du väntar några timmar blir det mindre efterfrågan. Ett smart nät kan också kunna flytta ström från en källa till en annan för att undvika energiförbrukning som orsakar strömavbrott och strömavbrott. Ett smart rutnät kan också vara ett grönt rutnät, balansera energiproduktionen från fossila bränsledrivna kraftgeneratorer och förnybara energikällor. Varför har vi inte genomfört detta?
