Verwaltung von Strom in alten Häusern: Ein neuer Ansatz

Der Umstieg von Gas und anderen fossilen Brennstoffen auf elektrische Geräte und Fahrzeuge zu Hause kann helfen, die Luftverschmutzung zu reduzieren und die Treibhausgasemissionen zu verringern. Aber dieser Wechsel kann die benötigte Menge an Strom stark erhöhen. Ältere Häuser könnten mit diesem Anstieg an Nachfrage zu kämpfen haben, was die Funktionalität und Sicherheit ihrer elektrischen Systeme, wie Sicherungskästen und die Verdrahtung, die die Häuser mit dem grösseren Stromnetz verbindet, gefährdet. Die Aufrüstung dieser Systeme dauert normalerweise viel Zeit und kann ziemlich teuer sein, was den Übergang zu einem rein elektrischen Leben für viele Menschen schwieriger macht.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, wurde ein neues intelligentes Kontrollsystem entwickelt und getestet. Dieses System hilft, den gesamten Stromverbrauch eines Hauses innerhalb sicherer Grenzen zu halten, sodass keine kostspieligen Upgrades des Sicherungskastens oder der Versorgungsleitungen erforderlich sind.

#Das Problem mit der Elektrifizierung

Viele Haushalte verlassen sich immer noch auf Gas und andere Brennstoffe zum Heizen, Kochen und Fahren. Der Wechsel zu Strom für diese Aufgaben ist wichtig, um die Verschmutzung zu reduzieren, erhöht aber erheblich den Strombedarf. Das kann die bestehenden elektrischen Systeme in älteren Häusern belasten, die nicht für hohe Stromanforderungen ausgelegt wurden. Wenn die elektrischen Systeme nicht aufgerüstet werden, können sie unsicher werden, was zu Risiken wie überhitzten Kabeln führt. Die Umrüstung kann jedoch langsam und kostspielig sein, was eine Herausforderung für die Elektrifizierung von Haushalten darstellt.

Dieser Artikel beleuchtet, wie man den Betrieb verschiedener elektrischer Geräte in einem Haushalt koordinieren kann, um zu verhindern, dass das elektrische System überlastet wird, ohne teure Upgrades durchführen zu müssen. Dabei liegt der Fokus speziell auf den Sicherungskästen und den Versorgungsleitungen, die Strom zu den Häusern liefern.

#Elektrische Infrastruktur in alten Häusern

Die elektrischen Installationen in vielen alten Häusern wurden für einen geringeren Stromverbrauch ausgelegt. Zum Beispiel haben Häuser mit Gasheizung in der Regel kleinere Sicherungskästen, oft mit einer Nennleistung von 100 A oder weniger. Diese Grösse ist nicht ausreichend, um leistungsstarke Geräte wie Wärmepumpen, elektrische Wasserheizer oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu betreiben.

Die Kosten für die Aufrüstung dieser elektrischen Kästen können hoch sein und zwischen 2.000 und 10.000 Dollar liegen, abhängig vom Haus. Dieser Artikel schlägt eine Methode vor, um den Stromverbrauch in älteren Häusern zu managen, ohne die elektrische Infrastruktur aufrüsten zu müssen.

#Überblick über das intelligente Kontrollsystem

Das vorgeschlagene Kontrollsystem zielt darauf ab, den Stromverbrauch eines rein elektrischen Hauses innerhalb der sicheren Grenzen seines bestehenden Sicherungskastens zu halten. Dieses System hat zwei Betriebsebenen:

1. Ein hochrangiger Controller, der den Betrieb der Geräte basierend auf Vorhersagen des zukünftigen Stromverbrauchs plant.
2. Ein niederrangiger Controller, der den aktuellen Stromverbrauch überwacht und die Geräteeinstellungen nach Bedarf anpasst.

Das Kontrollsystem wurde in einem Einfamilienhaus, das vollständig elektrifiziert ist, getestet. Es beinhaltete eine Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen, einen Widerstandswasserheizer und ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug. Die Tests fanden über 31 Wintertage statt, auch als die Aussentemperaturen bis auf -20 °C sanken.

#Details zum Testhaus

Das Haus, in dem das Kontrollsystem getestet wurde, ist ein typisches freistehendes Haus aus den 1920er Jahren, das sich in einer kalten Klimazone befindet. Es wurde mit minimaler Dämmung aufgerüstet und ist vollständig elektrifiziert, was bedeutet, dass es elektrische Geräte für Heizung, Kühlung, Wassererhitzung, Kochen und Wäsche verwendet.

Während des Testzeitraums wurde das elektrische Panel auf seine Kapazität geprüft. Obwohl das Haus normalerweise eine Kapazität von 200 A für die Einhaltung der elektrischen Vorschriften benötigen würde, schaffte es das intelligente Kontrollsystem, die Stromzüge unter die sicheren Grenzen eines 100 A-Panels zu halten. Dies wurde erreicht, indem die Temperatureinstellungen der Wärmepumpe und des Wasserheizers dynamisch angepasst wurden.

#Stromverbrauch und Sicherheitsgrenzen

Der elektrische Strom kann bei kaltem Wetter ansteigen, wenn Heizgeräte mehr Leistung benötigen. Sicherungsautomaten in Haushalten haben Sicherheitsfunktionen, die auslösen können, wenn der Strom eine bestimmte Grenze überschreitet, um Überhitzung zu verhindern. Für 100 A-Panels bedeutet dies, dass dauerhafte Stromzüge über 100 A zum Auslösen führen können.

Das Kontrollsystem wurde so konzipiert, dass es dies verhindert, indem sichergestellt wird, dass die Stromnachfrage aller Geräte unter diesen Schwellen bleibt. Durch sorgfältige Steuerung des Geräteeinsatzes hielt das System die Sicherheitsstrompegel aufrecht, selbst während der Spitzenbedarfzeiten.

#Erfolge des Kontrollsystems

1. Effizientes Management: Das Kontrollsystem konnte den Stromverbrauch im Haus effektiv verwalten und die Gesamtstromstärke unter 100 A halten.

2. Verbesserter Komfort: Trotz erheblicher Änderungen der Aussentemperaturen und einer Zunahme der Bewohner konnte das System das Raumklima durch dynamische Anpassung der Temperatureinstellungen aufrechterhalten.

3. Vorhersagefähigkeit: Das System verwendete Vorhersagemodelle, um den Energiebedarf vorherzusehen, wodurch es die Einstellungen proaktiv anpassen und die Sicherheit aufrechterhalten konnte.

4. Vermeidung von Panel-Upgrades: Durch diesen intelligenten Kontrollansatz kann der Bedarf an teuren Upgrades der elektrischen Paneele gemindert werden. Das führt zu Einsparungen für Eigenheimbesitzer und macht die Elektrifizierung für eine breitere Zielgruppe zugänglicher.

#Verständnis der Technologie

Das intelligente Kontrollsystem funktioniert über Software, die mit bestehenden Haushaltsgeräten und -anlagen kommuniziert. So läuft der Prozess ab:

• Datensammlung: Das System sammelt Echtzeitdaten über den Stromverbrauch und die aktuellen Stromzüge von verschiedenen Geräten.
• Vorhersagemodelle: Es verwendet Modelle, um Nutzungsmuster und potenzielle Anforderungen basierend auf historischen Daten, Wetterbedingungen und Aufenthaltsverhalten vorherzusagen.
• Dynamische Anpassungen: Basierend auf diesen Informationen plant der hochrangige Controller den optimalen Betrieb jedes Geräts, während der niederrangige Controller schnell auf unerwartete Änderungen im Stromverbrauch reagiert.

#Zukünftige Implikationen

Wenn dieses Modell weit verbreitet angenommen wird, könnte es verändern, wie ältere Häuser mit den erhöhten Stromanforderungen durch Elektrifizierung umgehen. Indem teure Upgrades der elektrischen Paneele und Versorgungsleitungen vermieden werden, können viele Hausbesitzer von dem Umstieg auf elektrische Geräte profitieren, während die Sicherheit aufrechterhalten wird.

Die Erkenntnisse deuten darauf hin, dass mit weiteren Entwicklungen und Tests in verschiedenen Umgebungen diese Technologie die Bemühungen um die Elektrifizierung von Wohngebäuden in einer Vielzahl von Häusern und Klimazonen verbessern könnte.

#Fazit

Die Feldtests haben gezeigt, dass ein intelligentes Kontrollsystem den Stromverbrauch in älteren Häusern effektiv steuern kann, sodass sie ohne Upgrades ihrer elektrischen Infrastruktur auf einen rein elektrischen Betrieb umstellen können. Dieser Ansatz fördert nicht nur die Sicherheit, sondern macht das elektrische Leben für viele Haushalte erreichbarer, was potenziell zu erheblichen Reduzierungen von Luftverschmutzung und Treibhausgasemissionen führt.

In Zukunft wird zusätzliche Forschung und Testung helfen, diese Technologien weiter zu verfeinern, um sie noch zuverlässiger und effizienter für eine breite Nutzung zu machen. Mit sorgfältiger Planung und smarter Technologie sieht die Zukunft der Wohnungs-Elektrifizierung vielversprechend aus.