O ar condicionado geralmente grita por energia quando o sol está forte. Essa pressa cria um aumento na procura que sobrecarrega a rede, aumenta os custos e, por vezes, leva a quedas de energia. Existe uma maneira mais inteligente de lidar com o calor. Os sistemas de resfriamento fora do horário de pico transferem esse trabalho pesado para o meio da noite, quando a eletricidade é barata e abundante.
Não se trata apenas de economizar alguns dólares em sua fatura mensal. Trata-se de estabilizar a rede elétrica e reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. As empresas de serviços públicos muitas vezes têm que acionar usinas de backup ineficientes e sujas para atender aos picos de demanda. Eles também compram energia a preços premium de outras redes. Ao mover a carga para horários fora de pico, você ajuda a evitar essas medidas caras e sujas. O resultado é uma rede mais eficiente e menor consumo geral de energia.
A mecânica do armazenamento térmico
Como um tanque de gelo resfria sua casa quando está 95 graus lá fora? O conceito depende de armazenamento de energia térmica (TES). O sistema usa eletricidade para congelar a água dentro de tanques isolados especiais. Esses tanques contêm serpentinas preenchidas com uma mistura de etileno ou propilenoglicol e água. Esta mistura fica super resfriada até bem abaixo de zero durante a noite. Esse processo é chamado de cobrança.
Depois que a água estiver congelada, o sistema entrará no modo de espera. É necessária muito pouca energia para manter o gelo frio até o amanhecer.
Quando o sol nasce e o prédio aquece, o ar condicionado entra em ação. O glicol resfriado circula pelos tanques cheios de gelo. Absorve o calor do ar do edifício, mantendo o interior fresco. À medida que o glicol circula, ele aquece ligeiramente, derretendo parte do gelo. Essa troca de quente por frio é o núcleo do processo de resfriamento. À noite, o gelo derreteu e o sistema carrega novamente. O chiller congela a água, preparando o sistema para o próximo dia quente.
O resfriamento fora do horário de pico não altera apenas a demanda. Ele cria um ambiente de resfriamento estável que oferece a mesma capacidade com menor consumo total de energia.
Aplicações residenciais vs. comerciais
Durante décadas, esta tecnologia foi domínio de grandes edifícios comerciais. Complexos de escritórios, hospitais e escolas precisavam de refrigeradores enormes e tanques grandes. A modernização da construção existente era cara e difícil. Você precisava de espaços enormes para esses tanques.
Os tempos mudaram. Os sistemas mais novos são menores e mais econômicos. Eles estão sendo projetados especificamente para uso residencial. Essas unidades modernas podem ir a quase qualquer lugar. Alguns estão enterrados no subsolo. Outros cabem em uma garagem ou porão. Essa acessibilidade torna o resfriamento fora dos horários de pico viável para os proprietários que desejam reduzir os hábitos de consumo excessivo de energia.
Nem todos os sistemas são construídos da mesma forma. Alguns complexos usam sistemas parciais. Eles fornecem apenas parte de suas necessidades de resfriamento a partir do armazenamento fora do horário de pico. O restante vem de chillers funcionando nos horários de pico. Estas configurações parciais têm custos operacionais mais elevados porque a energia da rede é cara durante o dia. No entanto, o investimento de capital inicial é menor. Você pode dimensionar os chillers menores, o que torna o equipamento em si mais barato.
Vale a pena o investimento?
O principal benefício desta tecnologia é financeiro. A maior parte das poupanças provém da exploração de tarifas de energia mais baixas à noite. As tarifas de eletricidade geralmente seguem uma estrutura de tempo de uso. As taxas fora do horário de pico podem ser significativamente mais baixas do que as taxas de pico. Se você carregar seu banco de gelo quando a energia for barata, você operará o resfriamento durante o dia usando a energia armazenada.
Mas aqui está o problema. O valor do resfriamento fora dos horários de pico está vinculado à forma como as empresas de energia vendem energia hoje. Se as estruturas tarifárias mudarem, essas poupanças poderão desaparecer. A vantagem monetária não está no hardware em si. Está na arbitragem de preços baseados no tempo.
Antes de demolir seu porão, observe as taxas de serviços públicos locais. Eles têm um diferencial acentuado entre picos? Caso contrário, a economia pode não dar certo. A tecnologia funciona independentemente da sua conta, mas a economia depende inteiramente da rede.
Iremos nos aprofundar nos componentes específicos e como eles se encaixam em uma configuração residencial na próxima seção.
Reduzindo o armazenamento de gelo
Esqueça os enormes tanques de polietileno vistos nas plantas industriais. A nova tecnologia de resfriamento fora do horário de pico está diminuindo. Agora você pode instalar armazenamento térmico em pequenos espaços comerciais e até mesmo em residências unifamiliares. O objetivo? Mesmo relevo de grade, área menor.
Dimensionar essas coisas não é mágica. É matemática. Uma tonelada de resfriamento equivale a 12.000 BTUs por hora. Isso ocupa cerca de 500 pés quadrados de espaço físico. Se o seu prédio tiver 2.500 pés quadrados, você terá uma carga de 5 toneladas. Bastante simples. Mas o hardware? É aí que fica interessante.
Pegue o Ice Bear 50 da Ice Energy. É construído para pequenos escritórios ou casas grandes. Você o aparafusa no telhado ou o divide. Ele se conecta aos dutos existentes. Não é necessário trabalho intestinal total. Armazena até 30 toneladas-hora de frio. Ele pode suportar uma carga de pico de 5 toneladas. A Ice Energy afirma que você pode reduzir a demanda máxima de energia em 95% desde o primeiro dia. Só porque você está fazendo gelo às 3 da manhã não significa que suas contas explodem às 15h.
Os custos variam. $ 4.000 no limite inferior. $ 18.000 se a configuração do seu HVAC for complexa. Depende das especificações da instalação.
Retrofit sem dor de cabeça
Não está pronto para substituir toda a sua unidade AC? IceCycle oferece o modelo Retro. Ele foi projetado para retrofits. Funciona com instalações de telhado ou sistema dividido. Usa sua configuração atual para converter para resfriamento fora de pico. Menos invasivo. Instalação mais rápida.
Então você tem CALMAC. Eles geralmente lidam com grandes nomes como IBM, McDonald’s e Marriott. Mas eles estão se mudando para grandes zonas residenciais com o modelo ICE-BANK 1045 C. É um tanque com capacidade para 45 toneladas-hora. Isso é um armazenamento sério para uma casa grande ou um edifício com vários inquilinos.
Por que agora? O dinheiro fala
Por que se preocupar? Dinheiro. Especificamente, evitando preços de pico.
As concessionárias estão pressionando muito aqui. Em lugares como o sul da Califórnia, as tarifas por horário de uso punem você por consumir energia durante os horários de pico. As cobranças de demanda atingiram duramente as empresas. Mas inverter o script? Algumas concessionárias pagarão a conta do equipamento. Eles oferecem grandes descontos em energia se você mudar para fora do horário de pico. É um incentivo financeiro que realmente faz sentido.
Os clientes residenciais não ficam de fora. O preço por tempo de uso está se tornando padrão. À medida que a demanda por energia aumenta, espere mais.
Prazo R22
Aqui está o chute. A partir de 1º de janeiro de 2010, o refrigerante R22 será descontinuado. Se o seu AC usa R22, você está com tempo emprestado. Você precisará do R410A. Mais ecológico. Mas a mudança é cara. Se o seu evaporador ou condensador precisar de manutenção, você enfrentará uma conversão cara.
Este é o momento perfeito para procurar alternativas fora dos horários de pico. Não apenas conserte o vazamento. Pense em como você resfria o ar em primeiro lugar.
Telhados legais: uma abordagem diferente
Nem todo mundo quer armazenar gelo. Alguns querem refletir o calor.
Veja o Projeto Céu Noturno. Richard Bourn recebeu uma bolsa do Departamento de Energia dos EUA para testar um sistema montado no telhado. Ele usa água. O sistema borrifa água no telhado à noite. O ar fresco da noite o pulveriza. Durante o dia, esse telhado resfriado absorve menos calor.
Eles testaram-no em telhados planos e pouco inclinados. Resultados? A demanda máxima de resfriamento caiu de 50 a 90%. Cinco sistemas analisados. Todos mostraram ganhos significativos.
A projeção? Isso poderia dobrar a vida útil do seu telhado. Menos estresse térmico. Menos expansão e contração.
Não se trata apenas de economizar dinheiro. Trata-se de repensar como definimos o poder. Nem sempre precisamos de mais geração. Às vezes só precisamos esperar a noite.
Onde ir mais fundo
Se você já está mergulhado até os joelhos na poeira do drywall ou olhando para uma planilha de propostas de empreiteiros, talvez queira fazer uma pausa por um segundo. A toca do coelho na reforma da casa é profunda. Aqui estão algumas áreas específicas que combinam bem com os conceitos de armazenamento térmico que acabamos de abordar:
- Como funcionam as plantas baixas de casas : Compreender o fluxo de ar e a lógica espacial antes de derrubar paredes.
- Como funcionam os materiais de telhado : Como as barreiras radiantes e o resfriamento do céu noturno geralmente começam com a capacidade do seu telhado de liberar calor.
- Como funciona a fórmica : Se você está procurando atualizações de superfície econômicas enquanto espera que as decisões de HVAC sejam tomadas.
- Como funcionam as bancadas de granito : Porque provavelmente você substituirá as bancadas enquanto a casa estiver fria e silenciosa.
- Instalando um chuveiro de fibra de vidro e bordas de banheira : O projeto DIY mais comum para ambientes úmidos que não requer nenhuma mudança estrutural.
O código-fonte
Não tiramos esses números do nada. Os dados sobre armazenamento de energia térmica, resfriamento fora dos horários de pico e gerenciamento de carga residencial vêm de uma combinação de estudos governamentais, white papers do setor e análises técnicas.
As principais referências incluem relatórios do Departamento de Energia sobre tecnologia de coberturas e potencial térmico. Vimos como sistemas como o Icebank da Calmac e o Ice Bear da Ice Energy realmente armazenam frio no gelo para reduzir a demanda de pico. Há também um histórico sólido sobre adoção residencial de Checket-Hanks Barb e Stephani L. Miller.
Para o lado financeiro, Gregory H. Katz e Martin LaMonica detalham a relação custo-benefício. Se você quiser ver como isso vai além da casa unifamiliar, confira o projeto Night Wind que testa o armazenamento de eletricidade em armazéns.
A conclusão? Isto não é apenas teoria. É uma engenharia que já foi testada em instalações, fundações e residências federais. O hardware existe. A questão é apenas se a sua rede pode lidar com isso e se a sua carteira também pode.
