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家用电力的未来

The Future of Electricity in Our Homes

一个多世纪以来,交流电(AC)一直在为我们家中的设备供电,最初是用于照明,后来又用于家用电器和电子产品。因为分配成本较低,交流电确立了自己作为主电的新标准。

然而,随着电力生产来源从煤炭、石油和天然气转向风能和太阳能等可再生能源,直流电(DC)似乎正在卷土重来。以太阳能为例,光伏(PV)面板和储能电池天生就能产生和储存直流电。再加上越来越多的照明产品和电子产品需要直流电输入,专注于只有直流电的传输和分配方案似乎非常有吸引力。

根据2016年ACEEE夏季能效建筑研究会发表的论文1,如今约有三分之一的家庭电力负荷是天生的直流电。除了照明和电子产品外,许多家用电器和暖通空调产品也使用无刷直流(BLDC)电机和变速驱动,包括吊扇、暖通空调循环泵、洗碗机泵和冰箱压缩机。

此外,电动汽车(及其直流电池)的销售正在激增。国际能源署(IEA)2023年版的年度全球电动汽车展望 显示,预计当年的销售将增长35%,达到1400万辆,创下2022年的新纪录。

该论文还探讨了几种潜在的技术采用路径,从全屋平台到混合解决方案,包括更为温和的“直流车库”。论文中的图1展示了一个混合直流住宅的例子。

为了支持这样的采用路径,美国能源部正在与劳伦斯伯克利国家实验室和Power Integrations合作,开发一款240W USB-C墙内插座,以研究利用USB-C作为通用直流插座标准的潜在生 态系统。项目交付成果与美国能源部建筑技术办公室的多个目标一致。这些目标包括通过每个插座效率提高3%到8%来减少温室气体排放,通过在直流建筑中整合可再生能源来实现电力系统脱碳,以及通过墙壁插座而非适配器提高生命周期成本,并使用通用的USB-C充电器来减少浪费。

尽管直流总线架构在节能方面有巨大的潜力,但要实现如此大规模的市场转型还面临着重大挑战和障碍。尽管历史上的能效举措主要集中在单个产品上,但直流就绪住宅将需要更广泛的利益相关者的参与,包括房屋建造商、电工、消费者、公用事业公司和政策制定者。像EMerge Alliance这样的组织继续在建筑层面开发直流电力分配标准。

因此,尽管我们还未看到一所完全准备就绪的直流住宅进入Sunset Magazine的理念之家,但希望那一天很快就会到来!与此同时,看到Camille Styles如何将1950年代的平房改造成未来的节能住宅,还是令人振奋的。提示!使用智能插座。

1 Stephen Pantano (CLASP), Peter May-Ostendorp, PhD (Xergy Consulting), 和 Katherine Dayem, PhD (Xergy Consulting) - “Demand DC: Adoption Paths for DC Power Distribution in Homes,” 2016 ACEEE夏季能效建筑研究会

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