家用電力的未來

一個多世紀以來，交流電（AC）一直在為我們家中的設備供電，最初是用於照明，後來又用於家用電器和電子產品。因為分配成本較低，交流電確立了自己作為主電的新標準。

然而，隨著電力生產來源從煤炭、石油和天然氣轉向風能和太陽能等可再生能源，直流電（DC）正在捲土重來。以太陽能為例，光伏（PV）面板和儲能電池天生就能產生和儲存直流電。再加上越來越多的照明產品和電子產品需要直流電輸入，專注於只有直流電的傳輸和分配方案非常有吸引力。

根據2016年ACEEE夏季能效建築研究會發表的論文¹，如今約有三分之一的家庭電力負荷是天生的直流電。除了照明和電子產品外，許多家用電器和暖通空調產品也使用無刷直流（BLDC）電機和變速驅動，包括吊扇、暖通空調循環泵、洗碗機泵和冰箱壓縮機。

此外，電動汽車（及其直流電池）的銷售正在激增。國際能源署（IEA）2023年版的年度全球電動汽車展望 顯示，預計當年的銷售將增長35%，達到1400萬輛，創下2022年的新紀錄。

該論文還探討了幾種潛在的技術採用路徑，從全屋平台到混合解決方案，包括更為溫和的“直流車庫”。論文中的圖1展示了一個混合直流住宅的例子。

為了支持這樣的採用路徑，美國能源部正在與勞倫斯伯克利國家實驗室和Power Integrations合作，開發一款240W USB-C牆內插座，以研究利用USB-C作為通用直流插座標準的潛在生態系統。項目交付成果與美國能源部建築技術辦公室的多個目標一致。這些目標包括通過每個插座效率提高3%到8%來減少溫室氣體排放，通過在直流建築中整合可再生能源來實現電力系統脫碳，以及通過牆壁插座而非適配器提高壽命周期成本，並使用通用的USB-C充電器來減少浪費。

儘管直流總線架構在節能方面有巨大的潛力，但要實現如此大規模的市場轉型還面臨著重大挑戰和障礙。儘管歷史上的能效舉措主要集中在單個產品上，但直流就緒住宅將需要更廣泛的利益相關者的參與，包括房屋建造商、電工、消費者、公用事業公司和政策制定者。像EMerge Alliance這樣的組織繼續在建築層面開發直流電力分配標準。

因此，儘管我們還未看到一所完全準備就緒的直流住宅進入Sunset Magazine的理念之家，但希望那一天很快就會到來！與此同時，看到Camille Styles如何將1950年代的平房改造成未來的節能住宅，還是令人振奮的。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夏季能效建築研究會