Airconditioning schreeuwt meestal om stroom als de zon schijnt. Die haast zorgt voor een piek in de vraag die het elektriciteitsnet onder druk zet, de kosten opdrijft en soms tot brownouts leidt. Er is een slimmere manier om met de hitte om te gaan. koelingssystemen buiten de piekuren verplaatsen het zware werk naar het midden van de nacht, wanneer de elektriciteit goedkoop en overvloedig is.
Dit gaat niet alleen over het besparen van een paar dollar op uw maandelijkse factuur. Het gaat om het stabiliseren van het elektriciteitsnet en het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen. Nutsbedrijven moeten vaak inefficiënte, vuile reservecentrales opstarten om aan de piekvraag te voldoen. Ze kopen ook stroom tegen premiumprijzen van andere netwerken. Door de lading naar de daluren te verplaatsen, helpt u deze kostbare en vuile maatregelen te voorkomen. Het resultaat is een efficiënter net en een lager energieverbruik in het algemeen.
De werking van thermische opslag
Hoe koelt een ijstank je huis als het buiten 95 graden is? Het concept is gebaseerd op thermische energieopslag (WKO). Het systeem gebruikt elektriciteit om water in speciale geïsoleerde tanks te bevriezen. Deze tanks bevatten spoelen gevuld met een mengsel van ethyleen- of propyleenglycol en water. Dit mengsel wordt ‘s nachts supergekoeld tot ver onder het vriespunt. Dit proces wordt opladen genoemd.
Zodra het water bevroren is, staat het systeem in de stand-bymodus. Het kost heel weinig energie om het ijskoud te houden totdat het daglicht wordt.
Als de zon opkomt en het gebouw warmer wordt, treedt de airconditioning in werking. De gekoelde glycol circuleert door de met ijs gevulde tanks. Het absorbeert de warmte uit de lucht van het gebouw, waardoor het interieur koel blijft. Terwijl de glycol circuleert, warmt het enigszins op, waardoor een deel van het ijs smelt. Deze uitwisseling van warm tegen koud is de kern van het koelproces. Tegen de avond is het ijs gesmolten en wordt het systeem weer opgeladen. De koelmachine bevriest het water en bereidt het systeem voor op de volgende warme dag.
Koeling buiten de piekuren verschuift niet alleen de vraag. Het creëert een stabiele koelomgeving die dezelfde capaciteit levert met een lager totaal energieverbruik.
Residentiële versus commerciële toepassingen
Decennia lang was deze technologie het domein van grote commerciële gebouwen. Kantoorcomplexen, ziekenhuizen en scholen hadden enorme koelmachines en grote tanks nodig. Het achteraf aanpassen van bestaande constructies was duur en moeilijk. Je had enorme ruimtes nodig voor die tanks.
De tijden zijn veranderd. Nieuwere systemen zijn kleiner en kosteneffectiever. Ze worden specifiek ontworpen voor residentieel gebruik. Deze moderne units kunnen bijna overal worden geplaatst. Sommigen liggen ondergronds begraven. Anderen passen in een garage of kelder. Deze toegankelijkheid maakt koeling buiten de piekuren haalbaar voor huiseigenaren die energievretende gewoonten willen verminderen.
Niet alle systemen zijn hetzelfde gebouwd. Sommige complexen gebruiken gedeeltelijke systemen. Deze voorzien slechts een deel van hun koelbehoefte uit opslag buiten de piekuren. De rest is afkomstig van koelmachines die tijdens de piekuren draaien. Deze gedeeltelijke opstellingen brengen hogere bedrijfskosten met zich mee, omdat netstroom overdag duur is. De initiële kapitaalinvestering is echter lager. U kunt de koelmachines kleiner maken, waardoor de apparatuur zelf goedkoper wordt.
Is het de investering waard?
Het voornaamste voordeel van deze technologie is van financiële aard. Het leeuwendeel van de besparingen komt voort uit het benutten van lagere energietarieven ‘s nachts. Elektriciteitstarieven volgen vaak een time-of-use-structuur. De daltarieven kunnen aanzienlijk lager zijn dan de piektarieven. Als u uw ijsbank oplaadt wanneer de stroom goedkoop is, laat u uw koeling overdag draaien met behulp van die opgeslagen energie.
Maar hier zit het addertje onder het gras. De waarde van koeling buiten de piekuren is afhankelijk van de manier waarop energiebedrijven vandaag de dag energie verkopen. Als de rentestructuren veranderen, kunnen die besparingen verdwijnen. Het financiële voordeel zit niet in de hardware zelf. Het zit in de arbitrage van op tijd gebaseerde prijzen.
Voordat u uw kelder gaat afbreken, moet u naar uw lokale energietarieven kijken. Hebben ze een steil piek-dal-dalverschil? Als dat niet het geval is, klopt de economie misschien niet. De technologie werkt ongeacht uw factuur, maar de besparingen zijn volledig afhankelijk van het elektriciteitsnet.
In de volgende sectie gaan we dieper in op de specifieke componenten en hoe ze in een residentiële opstelling passen.
De ijsopslag verkleinen
Vergeet de enorme polyethyleentanks die je in industriële installaties ziet. Nieuwe koelingstechnologie buiten de piekuren krimpt. U kunt thermische opslag nu in kleine commerciële ruimtes en zelfs in eengezinswoningen plaatsen. Het doel? Hetzelfde rasterreliëf, kleinere footprint.
Het dimensioneren van dit spul is geen magie. Het is wiskunde. Eén ton koeling staat gelijk aan 12.000 BTU’s per uur. Dat omvat ongeveer 500 vierkante meter vloeroppervlak. Als uw gebouw 2.500 vierkante meter groot is, kijkt u naar een belasting van 5 ton. Eenvoudig genoeg. Maar de hardware? Dat is waar het interessant wordt.
Neem de Ice Bear 50 van Ice Energy. Het is gebouwd voor kleine kantoren of grote huizen. Je schroeft hem vast op het dak of deelt hem op. Hij wordt aangesloten op uw bestaande leidingwerk. Geen totale darmklus vereist. Er kan tot 30 tonuur koude worden opgeslagen. Hij kan een piekbelasting van 5 ton aan. Ice Energy beweert dat je de piekvraag naar energie vanaf de eerste dag met 95% kunt verlagen. Het feit dat u om 3 uur ‘s ochtends ijs maakt, betekent niet dat uw rekeningen om 15.00 uur ontploffen.
De kosten variëren. $ 4.000 aan de lage kant. $ 18.000 als uw HVAC-installatie complex is. Afhankelijk van de installatiespecificaties.
Achteraf inbouwen zonder hoofdpijn
Bent u er nog niet klaar voor om uw hele AC-unit te vervangen? IceCycle biedt het Retro-model aan. Het is ontworpen voor retrofits. Werkt met dak- of split-systeeminstallaties. Gebruikt uw huidige configuratie om over te schakelen naar koeling buiten de piekuren. Minder invasief. Snellere installatie.
Dan heb je CALMAC. Ze hebben meestal te maken met grote namen als IBM, McDonald’s en Marriott. Maar ze verhuizen naar grote woongebieden met het ICE-BANK-model 1045 C. Het is een tank met een vermogen van 45 ton-uur. Dat is een serieuze opslagruimte voor een groot huis of een gebouw met meerdere huurders.
Waarom nu? De geldgesprekken
Waarom moeite doen? Geld. Concreet: het vermijden van piekprijzen.
Nutsbedrijven zijn hier hard aan het pushen. In plaatsen als Zuid-Californië straffen de time-of-use-tarieven u voor het afnemen van stroom tijdens piekuren. Vraagheffingen raken bedrijven hard. Maar het script omdraaien? Sommige nutsbedrijven betalen de rekening voor de apparatuur. Ze bieden flinke energiekortingen als u overschakelt naar de daluren. Het is een financiële prikkel die eigenlijk zinvol is.
Residentiële klanten worden niet buitengesloten. Prijzen op basis van gebruikstijd worden standaard. Naarmate de vraag naar energie toeneemt, kunt u er meer van verwachten.
De R22-deadline
Hier is de kicker. Met ingang van 1 januari 2010 wordt R22-koelvloeistof uitgefaseerd. Als uw AC R22 gebruikt, draait u op geleende tijd. Je hebt R410A nodig. Milieuvriendelijker. Maar de overstap is kostbaar. Als uw verdamper of condensor onderhoud nodig heeft, staat u voor een dure ombouw.
Dit is het perfecte moment om te kijken naar alternatieven buiten de spits. Repareer het lek niet alleen. Denk er eens over na hoe je de lucht überhaupt afkoelt.
Koele daken: een andere aanpak
Niet iedereen wil ijs opslaan. Sommigen willen warmte reflecteren.
Neem het Night Sky-project. Richard Bourn kreeg een subsidie van het Amerikaanse ministerie van Energie om een op het dak gemonteerd systeem te testen. Er wordt gebruik gemaakt van water. Het systeem spuit ‘s nachts water op het dak. De koele nachtlucht spuit het naar beneden. Overdag absorbeert dat gekoelde dak minder warmte.
Ze testten het op platte en laaghellende daken. Resultaten? De piekvraag naar koeling daalde met 50 tot 90%. Vijf systemen geanalyseerd. Ze lieten allemaal aanzienlijke winsten zien.
De projectie? Het kan de levensduur van uw dak verdubbelen. Minder thermische stress. Minder uitzetting en krimp.
Dit gaat niet alleen over geld besparen. Het gaat over het heroverwegen van de manier waarop we macht definiëren. We hebben niet altijd meer generaties nodig. Soms moeten we gewoon wachten op de nacht.
Waar dieper te graven
Als je al tot je knieën in het stof van de gipsplaat zit of naar een spreadsheet met biedingen van aannemers staart, wil je misschien even pauzeren. Het konijnenhol voor huisrenovatie is diep. Hier zijn een paar specifieke gebieden die goed aansluiten bij de concepten voor thermische opslag die we zojuist hebben besproken:
- Hoe plattegronden van woningen werken : inzicht in de luchtstroom en ruimtelijke logica voordat u muren afbreekt.
- Hoe dakbedekkingsmaterialen werken : Omdat stralingsbarrières en nachtelijke koeling vaak beginnen met het vermogen van uw dak om warmte af te geven.
- Hoe Formica werkt : als u budgetvriendelijke oppervlakte-updates bekijkt terwijl u wacht tot HVAC-beslissingen zijn genomen.
- Hoe granieten werkbladen werken : omdat u werkbladen waarschijnlijk zult vervangen terwijl het huis koud en stil is.
- Een glasvezel douche- en badkuipomlijsting installeren : het meest voorkomende doe-het-zelf-project voor natte ruimtes waarvoor geen structurele veranderingen nodig zijn.
De broncode
We hebben deze cijfers niet uit de lucht gehaald. De gegevens over thermische energieopslag, koeling buiten de piekuren en beheer van de woningbelasting zijn afkomstig uit een mix van overheidsstudies, whitepapers uit de sector en technische storingen.
Belangrijke referenties zijn onder meer rapporten van het ministerie van Energie over dakbedekkingstechnologie en thermisch potentieel. We hebben gekeken naar hoe systemen als Icebank van Calmac en Ice Bear van Ice Energy daadwerkelijk koude in ijs opslaan om de piekvraag te verminderen. Er is ook solide achtergrondinformatie over residentiële adoptie van Checket-Hanks Barb en Stephani L. Miller.
Voor de financiële kant geven Gregory H. Katz en Martin LaMonica een analyse van de kosten-batenverhouding. Als je wilt zien hoe dit zich verder uitstrekt dan alleen eengezinswoningen, bekijk dan het Night Wind -project waarin elektriciteitsopslag in magazijnen wordt getest.
De afhaalmaaltijd? Dit is niet alleen theorie. Het is techniek die al is getest in federale faciliteiten, funderingen en huizen. De hardware bestaat. De vraag is alleen of uw netwerk het aankan, en of uw portemonnee dat ook kan.
