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Il nuovo set di dati mostra il valore della flessibilità dell’edificio per la rete energetica

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Credito: Pixabay/CC0 di dominio pubblico

I ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) hanno eseguito centinaia di milioni di simulazioni per valutare il contributo degli edifici al valore lordo della rete e hanno creato un set di dati pubblicamente disponibile per l’uso da parte di altri.

Lo sforzo segna il primo studio che stima il valore lordo (inclusi i valori di capacità, energia e servizi accessori) della flessibilità generica dell’edificio nei futuri sistemi di alimentazione previsti per gli Stati Uniti contigui utilizzando la modellazione al computer. La flessibilità dell’edificio si riferisce alla capacità di un edificio di eliminare, spostare e modulare la domanda di elettricità.

“Nell’analisi tradizionale del settore energetico, il lato dell’offerta e quello della domanda sono stati molto separati”, ha affermato Ella Zhou, ricercatrice senior all’interno del Grid Operations Group nel Grid Planning and Analysis Center di NREL e autrice principale di un nuovo documento che delinea il risultati. “Abbiamo i nostri modelli di rete che si concentrano quasi esclusivamente sul lato dell’offerta, e poi il modello di edificio incentrato esclusivamente sul lato della domanda. Il nostro progetto è stato uno dei primi tentativi di collegare questi due mondi”.

Il documento, “Building Flexibility Revenue in Modeled Future Bulk Power Systems with Varying Levels of Renewable Energy”, appare sulla rivista Eliione. I coautori di Zhou, tutti di NREL, sono Elaine Hale ed Elaina Present. Un set di dati di accompagnamento è disponibile pubblicamente.

Gli edifici, sia commerciali che residenziali, rappresentano quasi i tre quarti del consumo di elettricità negli Stati Uniti. La ricerca appena pubblicata suggerisce che gli edifici potrebbero ottenere entrate sostanziali ottimizzando il loro consumo di elettricità in poche ore all’anno.

Il rapporto considera tre scenari per il 2030, ciascuno tratto dal rapporto sugli scenari standard del 2019 di NREL: una prospettiva del settore elettrico degli Stati Uniti, che coinvolge vari gradi di energia rinnovabile. Il nuovo studio è neutrale dal punto di vista tecnologico e potrebbe essere utilizzato per esaminare il valore lordo del servizio di rete da qualsiasi tecnologia edilizia esistente o nuova. Il set di dati e l’analisi coprono gli Stati Uniti contigui.

L’Ufficio per le tecnologie edilizie del Dipartimento dell’energia, che ha finanziato la ricerca, ha recentemente pubblicato la National Roadmap for Grid-Interactive Efficient Buildings. Questa tabella di marcia fa parte dell’obiettivo del dipartimento di triplicare l’efficienza energetica e la flessibilità della domanda negli edifici residenziali e commerciali entro il 2030, rispetto ai livelli del 2020, ed è stata sviluppata in parte utilizzando strumenti di modellazione sviluppati da NREL.

Zhou ha affermato che la nuova ricerca potrebbe anche aiutare il Dipartimento dell’Energia a fissare obiettivi. Ha affermato che le informazioni possono essere utilizzate per fissare obiettivi di costo per le tecnologie di costruzione.

Poiché l’elettricità generata dall’energia eolica o solare è di natura variabile, la rete deve funzionare con maggiore flessibilità, soprattutto all’aumentare della quantità di risorse energetiche rinnovabili. Gli edifici richiedono anche flessibilità in quanto utenti maggioritari dell’elettricità negli Stati Uniti e devono essere in grado di liberare, spostare e modulare il carico di energia. Con queste capacità, hanno osservato i ricercatori, gli edifici possono fornire una gamma di servizi di rete tra cui capacità, energia e servizi ausiliari.

Le aziende che investono nella tecnologia degli edifici o negli aggregatori di energia devono conoscere i potenziali ricavi derivanti dalla fornitura di servizi di rete, inclusa l’ora del giorno e in quale parte del paese. Il nuovo documento stima il ricavo lordo del servizio di rete per un kilowattora (kWh) in una gamma di sistemi energetici futuri simulati su scala nazionale.

I ricercatori hanno stimato il valore lordo orario di un chilowattora marginale di carico flessibile dell’edificio sulla base di varie condizioni di griglia simulate. Hanno calcolato che il valore lordo medio mensile dello spostamento del carico dell’edificio, o del consumo di più energia al di fuori del picco della domanda quando il prezzo è più basso, è di 38 centesimi per kWh al giorno. Uno studio di follow-up, ancora non pubblicato, ha stimato la cifra per il 2050 fino a 156 centesimi per kWh.

Lo studio di seconda fase indica che 1 kWh di carico flessibile dell’edificio può fornire fino a $ 105 in valore lordo del servizio di rete ottimizzando il suo utilizzo di elettricità per 20 ore su un intero anno. Può anche essere ottimizzato per fornire vantaggi in termini di riduzione delle emissioni di carbonio. La ricerca sottolinea l’importanza di creare meccanismi di prezzo adeguati per incentivare il tipo di risposta desiderabile della rete da parte del settore edile.

Precedenti studi condotti da altri ricercatori si concentrano su come un edificio può risparmiare sulle bollette elettriche, piuttosto che sul loro valore per il sistema elettrico più ampio. Gli studi che hanno tentato di indagare sul valore della griglia della flessibilità degli edifici spesso sono limitati, ad esempio concentrandosi su un singolo edificio o basati su specifiche tecnologie di costruzione. Il quadro costruito in questo lavoro consente la valutazione del valore dei servizi di rete e dell’impatto sulle emissioni di carbonio di qualsiasi tecnologia di costruzione in qualsiasi sottosettore in una varietà di scenari futuri del sistema energetico, che possono informare lo sviluppo di obiettivi di costo e meccanismi di mercato per la costruzione di tecnologie di flessibilità.


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