L’aria condizionata di solito richiede energia quando il sole picchia. Questa corsa crea un picco nella domanda che mette a dura prova la rete, fa aumentare i costi e talvolta porta a cali di tensione. Esiste un modo più intelligente per gestire il caldo. I sistemi di raffreddamento nelle ore non di punta spostano questo lavoro pesante nel cuore della notte, quando l’elettricità è economica e abbondante.
Non si tratta solo di risparmiare qualche dollaro sulla bolletta mensile. Si tratta di stabilizzare la rete elettrica e ridurre le emissioni di gas serra. Le società di servizi pubblici spesso devono attivare impianti di riserva inefficienti e sporchi per soddisfare i picchi di domanda. Acquistano anche energia a prezzi premium da altre reti. Spostando il carico in orari non di punta si evitano queste misure costose e sporche. Il risultato è una rete più efficiente e un consumo energetico complessivo inferiore.
La meccanica dell’accumulo termico
Come fa un serbatoio di ghiaccio a rinfrescare la tua casa quando fuori ci sono 95 gradi? Il concetto si basa sullo accumulo di energia termica (TES). Il sistema utilizza l’energia elettrica per congelare l’acqua all’interno di appositi serbatoi coibentati. Questi serbatoi contengono serpentine riempite con una miscela di glicole etilenico o propilenico e acqua. Questa miscela viene raffreddata molto bene sotto lo zero durante la notte. Questo processo è chiamato ricarica.
Una volta che l’acqua si è congelata, il sistema si trova in modalità standby. Ci vuole pochissima energia per mantenere il ghiaccio freddo finché la luce del giorno non salva.
Quando il sole sorge e l’edificio si riscalda, entra in funzione l’aria condizionata. Il glicole raffreddato circola attraverso i serbatoi pieni di ghiaccio. Assorbe il calore dall’aria dell’edificio, mantenendo l’interno fresco. Durante il ciclo, il glicole si riscalda leggermente, sciogliendo parte del ghiaccio. Questo scambio di caldo con freddo è il fulcro del processo di raffreddamento. Entro sera il ghiaccio si è sciolto e il sistema si ricarica di nuovo. Il refrigeratore congela l’acqua, preparando il sistema per la prossima giornata calda.
Il raffreddamento nelle ore non di punta non si limita a spostare la domanda. Crea un ambiente di raffreddamento stabile che offre la stessa capacità con un consumo energetico totale inferiore.
Applicazioni residenziali e commerciali
Per decenni questa tecnologia è stata prerogativa dei grandi edifici commerciali. Complessi di uffici, ospedali e scuole avevano bisogno di enormi refrigeratori e grandi serbatoi. L’ammodernamento della costruzione esistente era costoso e difficile. Avevi bisogno di spazi enormi per quei carri armati.
I tempi sono cambiati. I sistemi più recenti sono più piccoli e più economici. Sono progettati specificamente per uso residenziale. Queste unità moderne possono andare quasi ovunque. Alcuni sono sepolti sottoterra. Altri si adattano all’interno di un garage o di un seminterrato. Questa accessibilità rende il raffreddamento nelle ore non di punta praticabile per i proprietari di case che desiderano ridurre le abitudini di consumo energetico.
Non tutti i sistemi sono costruiti allo stesso modo. Alcuni complessi utilizzano sistemi parziali. Questi forniscono solo una parte del loro fabbisogno di raffreddamento dallo stoccaggio non di punta. Il resto proviene dai refrigeratori in funzione nelle ore di punta. Queste configurazioni parziali hanno costi operativi più elevati perché l’energia elettrica di rete è costosa durante il giorno. Tuttavia, l’investimento di capitale iniziale è inferiore. È possibile dimensionare i refrigeratori più piccoli, il che rende l’apparecchiatura stessa meno costosa.
Vale la pena investire?
Il vantaggio principale di questa tecnologia è finanziario. La maggior parte del risparmio deriva dallo sfruttamento delle tariffe energetiche più basse durante la notte. Le tariffe elettriche spesso seguono una struttura temporale di utilizzo. Le tariffe non di punta possono essere significativamente inferiori rispetto alle tariffe di punta. Se carichi la tua banca del ghiaccio quando l’energia costa poco, gestirai il raffreddamento durante il giorno utilizzando l’energia immagazzinata.
Ma ecco il problema. Il valore del raffreddamento nelle ore non di punta è legato al modo in cui le società elettriche vendono oggi l’energia. Se le strutture tariffarie cambiassero, tali risparmi potrebbero svanire. Il vantaggio monetario non è nell’hardware stesso. È nell’arbitraggio dei prezzi basati sul tempo.
Prima di demolire il seminterrato, guarda le tariffe dei servizi pubblici locali. Hanno un forte differenziale picco-picco? In caso contrario, i conti economici potrebbero non quadrare. La tecnologia funziona indipendentemente dalla bolletta, ma il risparmio dipende interamente dalla rete.
Nella prossima sezione approfondiremo i componenti specifici e il modo in cui si inseriscono in una configurazione residenziale.
Riduzione dello stoccaggio del ghiaccio
Dimentica gli enormi serbatoi in polietilene visti negli impianti industriali. La nuova tecnologia di raffreddamento non di punta si sta riducendo. Ora puoi installare l’accumulo termico in piccoli spazi commerciali e persino in case unifamiliari. L’obiettivo? Stesso rilievo della griglia, ingombro ridotto.
Dimensionare queste cose non è magico. È matematica. Una tonnellata di raffreddamento equivale a 12.000 BTU all’ora. Ciò gestisce circa 500 piedi quadrati di superficie. Se il tuo edificio è di 2.500 piedi quadrati, stai considerando un carico di 5 tonnellate. Abbastanza semplice. Ma l’hardware? È qui che diventa interessante.
Prendi l’Ice Bear 50 di Ice Energy. È costruito per piccoli uffici o grandi case. Lo imbulloni al tetto o lo dividi in due. Si collega alla canalizzazione esistente. Non è richiesto alcun lavoro intestinale totale. Immagazzina fino a 30 tonnellate-ora di freddo. Può gestire un carico di punta di 5 tonnellate. Ice Energy afferma che puoi ridurre il picco della domanda di energia del 95% fin dal primo giorno. Solo perché stai producendo il ghiaccio alle 3 del mattino non significa che le tue bollette esplodano alle 15:00.
I costi variano. $ 4.000 nella fascia bassa. $ 18.000 se la tua configurazione HVAC è complessa. Dipende dalle specifiche dell’installazione.
Retrofit senza mal di testa
Non sei pronto a sostituire l’intera unità AC? IceCycle offre il modello Retro. È progettato per i retrofit. Funziona con installazioni su tetto o con sistema diviso. Utilizza la configurazione attuale per passare al raffreddamento a tariffa ridotta. Meno invasivo. Installazione più rapida.
Quindi hai CALMAC. Di solito hanno a che fare con grandi nomi come IBM, McDonald’s e Marriott. Ma si stanno spostando in grandi zone residenziali con il modello ICE-BANK 1045 C. È un serbatoio da 45 tonnellate-ora. Si tratta di uno spazio di archiviazione serio per una grande casa o un edificio con più inquilini.
Perché adesso? Il denaro parla
Perché preoccuparsi? Soldi. Nello specifico, evitando i picchi di prezzo.
Le utility stanno spingendo forte qui. In luoghi come la California meridionale, le tariffe basate sul tempo di utilizzo ti penalizzano per aver prelevato energia durante le ore di punta. Le tariffe sulla domanda colpiscono duramente le imprese. Ma ribaltare la sceneggiatura? Alcuni servizi pubblici pagheranno il conto per l’attrezzatura. Offrono forti sconti energetici se si passa a orari non di punta. È un incentivo finanziario che ha davvero senso.
I clienti residenziali non sono esclusi. La tariffazione in base al tempo di utilizzo sta diventando standard. Man mano che la richiesta di potenza aumenta, aspettatevi di più.
La scadenza R22
Ecco il kicker. A partire dal 1 gennaio 2010, il refrigerante R22 verrà gradualmente eliminato. Se il tuo condizionatore utilizza R22, stai utilizzando il tempo prestato. Avrai bisogno dell’R410A. Più ecologico. Ma il passaggio è costoso. Se il tuo evaporatore o condensatore necessita di assistenza, dovrai affrontare una conversione costosa.
Questo è il momento perfetto per cercare alternative non di punta. Non limitarti a riparare la perdita. Pensa innanzitutto a come raffreddi l’aria.
Cool Roofs: un approccio diverso
Non tutti vogliono conservare il ghiaccio. Alcuni vogliono riflettere il calore.
Prendi il Progetto Cielo Notturno. Richard Bourn ha ottenuto una sovvenzione dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per testare un sistema montato sul tetto. Utilizza l’acqua. Di notte il sistema spruzza acqua sul tetto. L’aria fresca della notte lo spruzza. Di giorno, il tetto raffreddato assorbe meno calore.
L’hanno testato su tetti piani e poco inclinati. Risultati? La domanda di picco di raffreddamento è scesa dal 50 al 90%. Cinque sistemi analizzati. Tutti hanno mostrato guadagni significativi.
La proiezione? Potrebbe raddoppiare la vita del tuo tetto. Meno stress termico. Meno espansione e contrazione.
Non si tratta solo di risparmiare denaro. Si tratta di ripensare il modo in cui definiamo il potere. Non sempre abbiamo bisogno di più generazioni. A volte dobbiamo solo aspettare la notte.
Dove scavare più a fondo
Se sei già immerso nella polvere del muro a secco o stai fissando un foglio di calcolo con le offerte degli appaltatori, potresti voler fare una pausa per un secondo. La tana del coniglio della ristrutturazione della casa è profonda. Ecco alcune aree specifiche che si abbinano bene ai concetti di accumulo termico che abbiamo appena trattato:
- Come funzionano le planimetrie della casa : comprendere il flusso d’aria e la logica spaziale prima di abbattere i muri.
- Come funzionano i materiali di copertura : poiché le barriere radianti e il raffreddamento del cielo notturno spesso iniziano con la capacità del tetto di disperdere calore.
- Come funziona la Formica : se stai cercando aggiornamenti di superficie convenienti mentre aspetti che le decisioni HVAC si stabiliscano.
- Come funzionano i controsoffitti in granito : perché probabilmente sostituirai i controsoffitti mentre la casa è fredda e silenziosa.
- Installazione di rivestimenti per doccia e vasca in fibra di vetro : il progetto di stanza umida fai-da-te più comune che non richiede modifiche strutturali.
Il codice sorgente
Non abbiamo tirato fuori queste cifre dal nulla. I dati sullo stoccaggio dell’energia termica, sul raffreddamento nelle ore non di punta e sulla gestione del carico residenziale provengono da un mix di studi governativi, libri bianchi del settore e guasti tecnici.
I riferimenti principali includono i rapporti del Dipartimento dell’Energia sulla tecnologia delle coperture e sul potenziale termico. Abbiamo esaminato come sistemi come Icebank di Calmac e Ice Bear di Ice Energy immagazzinano effettivamente il freddo nel ghiaccio per ridurre i picchi di domanda. Esiste anche una solida esperienza sull’adozione residenziale da parte di Checket-Hanks Barb e Stephani L. Miller.
Dal punto di vista finanziario, Gregory H. Katz e Martin LaMonica analizzano il rapporto costi-benefici. Se vuoi vedere come tutto ciò si estende oltre la casa unifamiliare, dai un’occhiata al progetto Night Wind che testa lo stoccaggio di elettricità nei magazzini.
Il cibo da asporto? Questa non è solo teoria. È un’ingegneria che è già stata testata in strutture federali, fondazioni e case. L’hardware esiste. La domanda è solo se la tua rete può gestirlo e se anche il tuo portafoglio può farlo.
