Gestire l'elettricità nelle case più vecchie: un nuovo approccio

Passare dal gas e da altri combustibili fossili ad elettrodomestici e veicoli elettrici a casa può aiutare a ridurre l'inquinamento atmosferico e diminuire le emissioni di gas serra. Ma fare questo cambiamento può aumentare drasticamente la quantità di elettricità necessaria. Le case più vecchie potrebbero avere difficoltà con questo aumento della domanda, rischiando la funzionalità e la sicurezza dei loro sistemi elettrici, come i pannelli dei circuiti e i cablaggi che collegano le case alla rete elettrica più ampia. Aggiornare questi sistemi richiede solitamente molto tempo e può essere parecchio costoso, rendendo la transizione a uno stile di vita completamente elettrico più difficile per molte persone.

Per affrontare queste sfide, è stato creato e testato un nuovo sistema di controllo intelligente. Questo sistema aiuta a mantenere l'uso totale di elettricità di una casa entro limiti sicuri, quindi non c'è bisogno di costosi aggiornamenti al pannello elettrico o alle linee di servizio.

#Il Problema dell'Elettrificazione

Molte famiglie si affidano ancora al gas e ad altri combustibili per riscaldare, cucinare e guidare. Passare all'elettricità per queste attività è importante per ridurre l'inquinamento, ma aumenta significativamente le esigenze elettriche. Questo può mettere sotto pressione i sistemi elettrici esistenti nelle case più vecchie che non erano progettate per alte richieste di corrente. Se i sistemi elettrici non vengono aggiornati, possono diventare insicuri, portando a rischi come surriscaldamento dei cavi. Tuttavia, ottenere questi aggiornamenti può essere lento e costoso, il che rappresenta una sfida per l'elettrificazione delle abitazioni.

Questo articolo esamina come coordinare il funzionamento di diversi dispositivi elettrici in una casa per prevenire il sovraccarico del sistema elettrico senza la necessità di costosi aggiornamenti. Si concentra in particolare sui pannelli dei circuiti e sulle linee di servizio che forniscono elettricità alle case.

#Infrastruttura Elettrica nelle Case Vecchie

Gli impianti elettrici di molte case più vecchie sono stati progettati per un uso elettrico inferiore. Ad esempio, le case con riscaldamento a gas generalmente hanno pannelli elettrici più piccoli, spesso con una capacità di 100 A o meno. Questa dimensione del pannello non è adeguata per alimentare dispositivi ad alta domanda come pompe di calore, scaldabagni elettrici o ricaricatori per veicoli elettrici.

I costi per aggiornare questi pannelli elettrici possono essere alti, variando da 2.000 a 10.000 dollari, a seconda della casa. Questo articolo propone un metodo per gestire l'uso dell'elettricità nelle case più vecchie senza la necessità di aggiornare l'infrastruttura elettrica.

#Panoramica del Sistema di Controllo Intelligente

Il sistema di controllo proposto mira a mantenere l'uso di elettricità di una casa completamente elettrica entro i limiti sicuri del suo pannello elettrico esistente. Questo sistema ha due livelli di funzionamento:

1. Un controllore di alto livello che pianifica il funzionamento dei dispositivi basandosi su previsioni di utilizzo futuro di elettricità.
2. Un controllore di basso livello che monitora il consumo di elettricità in tempo reale e regola le operazioni dei dispositivi secondo necessità.

Il sistema di controllo è stato testato in una casa unifamiliare completamente elettrificata, che includeva una pompa di calore per riscaldamento e raffreddamento, uno scaldabagno a resistenza e un veicolo ibrido elettrico plug-in. I test si sono svolti per 31 giorni invernali, anche quando le temperature esterne scendevano fino a -20 °C.

#Dettagli della Casa di Test

La casa dove è stato testato il sistema di controllo è una tipica casa indipendente degli anni '20 situata in una zona climatica fredda. È stata aggiornata con minimo isolamento ed è completamente elettrificata, il che significa che utilizza elettrodomestici elettrici per riscaldamento, raffreddamento, riscaldamento dell'acqua, cucina e lavanderia.

Durante il periodo di test, il pannello elettrico è stato valutato per la sua capacità. Anche se la casa normalmente richiederebbe una capacità di 200 A per essere conforme ai codici elettrici, il sistema di controllo intelligente è riuscito a mantenere i prelievi di corrente sotto i limiti di sicurezza di un pannello da 100 A. Questo è stato realizzato regolando dinamicamente le impostazioni di temperatura della pompa di calore e dello scaldabagno.

#Prelievo di Corrente e Limiti di Sicurezza

La corrente elettrica può aumentare durante il freddo quando i dispositivi di riscaldamento richiedono più energia. I circuit breaker nelle case hanno caratteristiche di sicurezza che possono scattare se la corrente supera un certo limite, prevenendo il surriscaldamento. Per i pannelli da 100 A, questi limiti significano che qualsiasi prelievo di corrente sostenuto oltre 100 A potrebbe portare a uno scatto.

Il sistema di controllo è stato progettato per prevenire ciò assicurando che la domanda di energia di tutti i dispositivi rimanga al di sotto di questi limiti. Attraverso una gestione attenta del funzionamento dei dispositivi, il sistema ha mantenuto livelli di corrente sicuri, anche durante i periodi di massima richiesta.

#Risultati del Sistema di Controllo

1. Gestione Efficiente: Il sistema di controllo è stato in grado di gestire efficacemente l'uso dell'elettricità nella casa, mantenendo la corrente totale al di sotto di 100 A.

2. Comfort Migliorato: Nonostante significativi cambiamenti nelle temperature esterne e un aumento degli occupanti, il sistema è riuscito a mantenere i livelli di comfort interni regolando dinamicamente le impostazioni delle temperature.

3. Capacità Predittiva: Il sistema ha impiegato modelli predittivi per anticipare le domande energetiche, permettendo di regolare preventivamente le impostazioni e mantenere la sicurezza.

4. Evitare Aggiornamenti al Pannello: Utilizzando questo approccio di controllo intelligente, la necessità di costosi aggiornamenti al pannello elettrico può essere mitigata. Questo comporta risparmi per i proprietari di casa e rende l'elettrificazione più accessibile a un pubblico più ampio.

#Comprendere la Tecnologia

Il sistema di controllo intelligente funziona utilizzando software che comunica con gli elettrodomestici e i dispositivi residenziali esistenti. Ecco come funziona il processo:

• Raccolta Dati: Il sistema raccoglie dati in tempo reale sull'uso dell'elettricità e sui prelievi di corrente da vari dispositivi.
• Modelli Predittivi: Utilizza modelli per prevedere i modelli di utilizzo e le potenziali domande basate su dati storici, condizioni meteorologiche e comportamenti di occupazione.
• Regolazioni Dinamiche: Basandosi su queste informazioni, il controllore di alto livello pianifica il funzionamento ottimale di ogni dispositivo mentre il controllore di basso livello reagisce rapidamente a eventuali cambiamenti imprevisti nell'uso dell'elettricità.

#Implicazioni Future

Se questo modello viene adottato ampiamente, potrebbe cambiare il modo in cui le case più vecchie gestiscono l'aumento delle esigenze elettriche derivanti dall'elettrificazione. Evitando la necessità di costosi aggiornamenti ai pannelli elettrici e alle linee di servizio, molti proprietari possono beneficiare del passaggio a elettrodomestici elettrici mantenendo la sicurezza.

I risultati indicano che con ulteriori sviluppi e test in vari ambienti, questa tecnologia potrebbe migliorare gli sforzi di elettrificazione residenziale in una gamma di case e climi.

#Conclusione

I test sul campo hanno dimostrato che un sistema di controllo intelligente può gestire efficacemente l'uso di elettricità nelle case più vecchie, consentendo loro di passare a un funzionamento completamente elettrico senza la necessità di aggiornamenti alla loro infrastruttura elettrica. Questo approccio non solo promuove la sicurezza, ma rende anche la vita elettrica più realizzabile per molte famiglie, portando a potenziali riduzioni significative dell'inquinamento atmosferico e delle emissioni di gas serra.

In futuro, ulteriori ricerche e test aiuteranno a perfezionare queste tecnologie, rendendole ancora più affidabili ed efficienti per un uso diffuso. Con una pianificazione attenta e tecnologia intelligente, il futuro dell'elettrificazione residenziale appare promettente.