Электрические водонагреватели, которые накапливают возобновляемую энергию, могут выполнять работу 2 миллионов домашних батарей и экономить миллиарды долларов.
Энергетический переход Австралии идет полным ходом. Около 3 миллионов домохозяйств имеют солнечные батареи на крышах , и продажи электромобилей среднего размера растут. Но, работая над полностью электрическими домохозяйствами, работающими на возобновляемых источниках энергии, не упустили ли мы из виду ключевую технологию — скромный электрический водонагреватель?
Около половины австралийских домохозяйств используют электрические водонагреватели, а остальные используют газ. Так чем же так хороши электрические водонагреватели?
Электрические водонагреватели предлагают дешевый способ хранения большого количества энергии в виде горячей воды. Обогреватель с 300-литровым баком может накапливать примерно столько же энергии, сколько Tesla Powerwall второго поколения, и стоит это намного дешевле.
Наше исследование, проведенное UTS Institute for Sustainable Futures, показало, что австралийцы могут использовать бытовые электрические водонагреватели для хранения такого же количества энергии, как более 2 миллионов домашних батарей такого типа. В конечном итоге это может сэкономить более 6 миллиардов австралийских долларов в год на наших счетах за электроэнергию, приближая нас к нулевым выбросам углерода.
Наш отчет , опубликованный сегодня и финансируемый Австралийским агентством по возобновляемым источникам энергии (ARENA), рекомендует, чтобы для сокращения вдвое выбросов к 2030 году и достижения нулевого уровня выбросов к 2050 году нам срочно требовались меры по быстрой замене газовых водонагревателей «умными» электрическими водонагревателями. Умные обогреватели могут включаться и выключаться в ответ на изменение спроса и предложения электроэнергии в сети.
Это означает, что эти обогреватели могут поглощать избыточную «непиковую» возобновляемую энергию , особенно солнечную, и таким образом помогают нам решить сразу две ключевые проблемы. Они могут помочь сократить и, в конечном счете, устранить выбросы парниковых газов . И они могут сделать нашу электросеть более стабильной, обеспечивая гибкий спрос, который помогает сбалансировать колеблющееся предложение из возобновляемых источников.
Сокращение выбросов
Существует три основных типа электрических водонагревателей. Обычный «резистивный» нагреватель использует электричество для непосредственного нагрева воды. Солнечные водонагреватели используют солнечный свет и электричество, но стали менее популярными, поскольку появились новые « тепловые насосы ». Они собирают тепло из воздуха и «перекачивают» его в воду. Тепловой насос потребляет в три-четыре раза меньше электроэнергии, чем резистивный нагреватель.
Еще в 2010 году электрический водонагреватель сопротивления обычно производил примерно в четыре раза больше выбросов, чем его газовый эквивалент. Выбросы тепловых насосов были примерно такими же, как и для газа. Это потому, что электрические водонагреватели потребляют много электроэнергии , и большая ее часть приходится на сжигание угля.
По мере того, как мы производим больше электроэнергии из возобновляемых источников, эта картина резко меняется. Оператор энергетического рынка Австралии, AEMO, регулярно публикует обновленные сведения о путях к будущему чистой энергии. В наиболее вероятном исходе, « сценарии ступенчатых изменений », к 2030 году газ станет самым парникоинтенсивным вариантом нагрева воды.
К 2040 году, когда переход к системе возобновляемой электроэнергии будет в основном завершен, выбросы от водонагревателей сопротивления и тепловых насосов будут намного ниже, чем от их газовых аналогов.
Водонагреватели могут прослужить 15 и более лет. Так что запас обогревателей в наших домах на ближайшие два десятилетия зависит от того, что мы установим сегодня. Поэтому замена газовых обогревателей электрическими должна стать первоочередной задачей при переходе на новую энергию.
В ходе нашей работы мы исследовали ряд сценариев, каждый из которых отличался сочетанием технологий водонагрева. Одним из них был обычный бизнес, когда газовые водонагреватели остаются преобладающими. В альтернативных сценариях поэтапный отказ от газа осуществляется в течение следующих 10–20 лет.
Мы обнаружили, что замена газа на электрическое водонагревание не только поможет нам быстрее достичь нулевых выбросов, но и сэкономит нам деньги.
Газ дорогой и вряд ли станет намного дешевле. Обильные возобновляемые источники энергии предлагают избыток дешевой электроэнергии, которую могут поглотить водонагреватели. Использование этой возможности может сэкономить более 6 миллиардов долларов в год на наших счетах за электроэнергию к 2040 году.
Повышение стабильности сети
Солнечная и ветровая энергия сейчас являются самыми дешевыми технологиями для производства электроэнергии, которые у нас когда-либо были . Но для поддержания стабильной системы электроснабжения нам необходимо согласовать спрос с неустойчивым предложением из возобновляемых источников. Батареи предлагают частичное решение, но все еще относительно дороги.
Электрические водонагреватели предлагают гораздо более дешевый способ хранения большого количества энергии и обеспечивают гибкость спроса, в которой нуждается сеть.
Наше исследование показало, что по сравнению с обычными базовыми сценариями сценарий, в котором особое внимание уделяется гибкости спроса с использованием интеллектуальных электрических водонагревателей, может обеспечить дополнительные 30 ГВт-ч мощности с гибким спросом в день. Это эквивалентно более чем 2 миллионам домашних батарей на Национальном рынке электроэнергии, который снабжает электричеством восточную и южную Австралию.
Назад в будущее для водяного отопления
С 1950-х годов австралийские поставщики электроэнергии выключали бытовые водонагреватели днем и включали ночью, чтобы лучше соответствовать спросу и предложению, из-за «горячей воды в непиковый период». Взамен клиенты получали цены со значительной скидкой.
В последние десятилетия мы отказались от горячей воды на электричестве в непиковые часы, поскольку стимулы сократились, и все больше домов подключено к природному газу .
Когда мы электрифицируем нашу горячую воду, какую технологию мы должны использовать: сопротивление или тепловой насос? Ответ оба.
В нашем исследовании изучался компромисс между водонагревателями сопротивления с высокой гибкостью и высокоэффективными, но менее гибкими тепловыми насосами.
Тепловые насосы потребляют меньше электроэнергии и дешевле в эксплуатации. Там, где цены на электроэнергию высоки или поток энергии ограничен, использование тепловых насосов имеет смысл. Однако они имеют более высокую начальную стоимость и подходят не для всех домов. Многие квартиры, например, не имеют доступа к подходящему открытому пространству.
И поскольку они потребляют меньше электроэнергии, тепловые насосы предлагают менее гибкий спрос. Поскольку возобновляемые источники энергии, особенно солнечная, все больше питают нашу сеть, способность электрических нагревателей сопротивления поглощать избыток возобновляемой энергии «в непиковое время» является большим преимуществом.
При правильной политике и рыночных реформах мы все выиграем от системы, которая снова вознаграждает потребителей дешевой электроэнергией в непиковые часы в обмен на то, что сетевые операторы смогут выключать и включать наши водонагреватели по мере необходимости.
