Gerenciando a Eletricidade em Casas Antigas: Um Novo Jeito

Trocar gás e outros combustíveis fósseis por aparelhos e veículos elétricos em casa pode ajudar a reduzir a poluição do ar e diminuir as emissões de gases de efeito estufa. Mas fazer essa mudança pode aumentar muito a quantidade de eletricidade necessária. Casas mais antigas podem ter dificuldades com esse aumento de demanda, colocando em risco a funcionalidade e segurança dos sistemas elétricos, como os painéis de disjuntores e a fiação que conecta as casas à rede elétrica. Atualizar esses sistemas geralmente leva muito tempo e pode ser bem caro, tornando a transição para uma vida totalmente elétrica mais difícil para muita gente.

Para enfrentar esses desafios, um novo sistema de controle inteligente foi criado e testado. Esse sistema ajuda a manter o total de eletricidade usada por uma casa dentro dos limites seguros, assim não há necessidade de upgrades caros no painel elétrico ou nas linhas de serviço.

#O Problema da Eletrificação

Muitas famílias ainda dependem de gás e outros combustíveis para aquecer, cozinhar e dirigir. Trocar para eletricidade para essas tarefas é importante para reduzir a poluição, mas isso aumenta significativamente as necessidades de eletricidade. Isso pode sobrecarregar os sistemas elétricos existentes em casas mais antigas que não foram projetadas para altas demandas de corrente. Se os sistemas elétricos não forem atualizados, podem se tornar inseguros, levando a riscos como fios superaquecidos. Porém, conseguir essas atualizações pode ser demorado e caro, o que representa um desafio para a eletrificação das casas.

Este artigo analisa como coordenar a operação de diferentes dispositivos elétricos em uma casa para evitar que o sistema elétrico fique sobrecarregado sem a necessidade de upgrades caros. O foco é especificamente nos painéis de disjuntores e nas linhas de serviço que fornecem eletricidade para as casas.

#Infraestrutura Elétrica em Casas Antigas

As instalações elétricas em muitas casas mais antigas foram projetadas para um uso menor de eletricidade. Por exemplo, casas com aquecimento a gás geralmente têm painéis elétricos menores, frequentemente avaliados em 100 A ou menos. Esse tamanho de painel não é adequado para alimentar dispositivos de alta demanda, como bombas de calor, aquecedores de água elétricos ou carregadores para veículos elétricos.

Os custos para atualizar esses painéis elétricos podem ser altos, variando de $2,000 a $10,000, dependendo da casa. Este artigo propõe um método para gerenciar o uso de eletricidade em casas mais antigas sem a necessidade de atualizar a infraestrutura elétrica.

#Visão Geral do Sistema de Controle Inteligente

O sistema de controle proposto visa manter o uso de eletricidade de uma casa totalmente elétrica dentro dos limites seguros do seu painel elétrico existente. Esse sistema tem dois níveis de operação:

1. Um controlador de alto nível que planeja a operação dos dispositivos com base em previsões de uso futuro de eletricidade.
2. Um controlador de baixo nível que monitora o consumo de eletricidade em tempo real e ajusta as operações dos dispositivos conforme necessário.

O sistema de controle foi testado em uma casa unifamiliar totalmente eletrificada, que incluía uma bomba de calor para aquecimento e resfriamento, um aquecedor de água de resistência e um veículo elétrico híbrido plug-in. Os testes ocorreram durante 31 dias de inverno, mesmo quando as temperaturas externas caíram para -20 °C.

#Detalhes da Casa de Teste

A casa onde o sistema de controle foi testado é uma típica casa isolada dos anos 1920 localizada em uma zona climática fria. Ela foi atualizada com isolamento mínimo e está totalmente eletrificada, o que significa que usa aparelhos elétricos para aquecimento, resfriamento, aquecimento de água, cozimento e lavanderia.

Durante o período de teste, o painel elétrico foi avaliado quanto à sua capacidade. Embora a casa normalmente exigisse uma capacidade de 200 A para estar em conformidade com os códigos elétricos, o sistema de controle inteligente conseguiu manter as puxadas de corrente abaixo dos limites seguros de um painel de 100 A. Isso foi conseguido ajustando dinamicamente as configurações de temperatura da bomba de calor e do aquecedor de água.

#Puxada de Corrente e Limites de Segurança

A corrente elétrica pode aumentar durante o frio, quando dispositivos de aquecimento precisam de mais potência. Os disjuntores nas casas têm recursos de segurança que podem desligar se a corrente exceder um certo limite, prevenindo superaquecimento. Para painéis de 100 A, esses limites significam que qualquer puxada de corrente sustentada acima de 100 A pode levar ao desligamento.

O sistema de controle foi projetado para evitar isso, garantindo que a demanda de energia de todos os dispositivos permaneça abaixo desses limites. Através do gerenciamento cuidadoso das operações dos dispositivos, o sistema manteve níveis de corrente seguros, mesmo durante períodos de pico de demanda.

#Conquistas do Sistema de Controle

1. Gerenciamento Eficiente: O sistema de controle conseguiu gerenciar de forma eficaz o uso de eletricidade na casa, mantendo a corrente total abaixo de 100 A.

2. Conforto Melhorado: Apesar das mudanças significativas nas temperaturas externas e um aumento no número de ocupantes, o sistema foi capaz de manter os níveis de conforto interno ajustando os pontos de temperatura dinamicamente.

3. Capacidade Previsiva: O sistema utilizou modelos preditivos para prever demandas de energia, permitindo ajustar preemptivamente as configurações e manter a segurança.

4. Evitando Upgrades de Painel: Usando essa abordagem de controle inteligente, a necessidade de upgrades caros nos painéis elétricos pode ser mitigada. Isso resulta em economias para os proprietários e torna a eletrificação mais acessível para um público mais amplo.

#Entendendo a Tecnologia

O sistema de controle inteligente funciona usando software que se comunica com os aparelhos e dispositivos residenciais existentes. Veja como o processo funciona:

• Coleta de Dados: O sistema coleta dados em tempo real sobre o uso de eletricidade e as puxadas de corrente de vários dispositivos.
• Modelos Preditivos: Utiliza modelos para prever padrões de uso e demandas potenciais com base em dados históricos, condições climáticas e comportamento de ocupação.
• Ajustes Dinâmicos: Com base nessas informações, o controlador de alto nível planeja a operação ideal de cada dispositivo enquanto o controlador de baixo nível reage rapidamente a qualquer mudança inesperada no uso de eletricidade.

#Implicações Futuras

Se esse modelo for adotado amplamente, pode mudar como casas mais antigas lidam com o aumento da demanda de eletricidade devido à eletrificação. Ao evitar a necessidade de upgrades caros nos painéis elétricos e nas linhas de serviço, muitos proprietários podem se beneficiar da troca para aparelhos elétricos enquanto mantêm a segurança.

As descobertas indicam que, com mais desenvolvimento e testes em diversos ambientes, essa tecnologia poderia melhorar os esforços de eletrificação residencial em uma variedade de casas e climas.

#Conclusão

Os testes de campo mostram que um sistema de controle inteligente pode gerenciar efetivamente o uso de eletricidade em casas mais antigas, permitindo que elas façam a transição para uma operação totalmente elétrica sem a necessidade de upgrades em sua infraestrutura elétrica. Essa abordagem não só promove a segurança, mas também torna a vida elétrica mais viável para muitas famílias, potencialmente levando a reduções significativas na poluição do ar e nas emissões de gases de efeito estufa.

Avançando, pesquisas e testes adicionais ajudarão a refiná-las, tornando essas tecnologias ainda mais confiáveis e eficientes para uso generalizado. Com planejamento cuidadoso e tecnologia inteligente, o futuro da eletrificação residencial parece promissor.