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家用電力的未來

The Future of Electricity in Our Homes

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

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