Solarni domovi blistaju ljeti, a zimi se bore s manjkom struje

Dok zimske oluje i ljetni toplinski valovi sve više opterećuju elektroenergetske mreže u zemlji, Stevensovi istraživači u SAD-u razvili su novi način za detektiranja domova koji su najosjetljiviji na nestanak struje, a da ih čak ne moraju ni posjetiti.

Vrijeme postaje sve kritičnije. Budući da je više od četvrtine domova u SAD-u već potpuno električno, a solarne instalacije trebale bi se utrostručiti tijekom sljedećih pet godina, razumijevanje ranjivosti postalo je ključno za planiranje u hitnim slučajevima i javnu sigurnost.

“Utrkujemo se prema elektrifikaciji kako bismo se borili protiv klimatskih promjena, ali također moramo razumjeti rizike koji su uključeni“, kaže Stevensov profesor Philip Odonkor, koji je vodio istraživački projekt. “Dakle, što se događa s tim solarnim i električnim domovima kad nestane struje?“

Ljetna snaga, zimska slabost

Odonkor, s nedavnim diplomantima i ljetnim stipendistima AI Andrewom Majowiczom M.Eng. ’24 i Chetan Popli M.S. ’24, krenuo odgovoriti na to pitanje.

U novoj studiji objavljenoj u Journal of Smart Cities and Society istražuju budućnost elektrificiranih američkih domova koristeći AI i analizirajući podatke o fondu zgrada Ministarstva energetike (DOE).

Tim je duboko istražio energetske obrasce 129.000 obiteljskih kuća u osam država. Njihov cilj? Otkriti skrivene energetske “potpise” koji razlikuju potpuno elektrificirane domove, one koji se u potpunosti napajaju električnom energijom, od onih koji koriste kombinaciju izvora energije.

Otpornost domova je važna

Tu, međutim, nisu stali. Za identificirane kuće s mješovitom energijom tim je također radio na preciznom utvrđivanju koji su uređaji prešli na električnu energiju, a koji nisu.

Nakon obrade i analize skupa podataka, Odonkorov tim otkrio je da se energetski potpisi domova ne samo mogu razlikovati, već daju i kritične uvide u otpornost pojedinačnih domova.

Kuće na solarni pogon, na primjer, pokazale su impresivnu otpornost tijekom ljetnih toplinskih valova. Međutim, pokazali su se nevjerojatno ranjivima tijekom zimskih oluja. Zapravo, potpuno elektrificirani domovi bili su gotovo tri puta osjetljiviji na zimske nestanke, u usporedbi s onima koji crpe energiju iz mješovitih izvora energije.

“Razmislite o Teksasu 2021., kada su milijuni ostali bez struje tijekom zimske oluje“, objašnjava Odonkor. “Kako sve više domova postaje potpuno električno, moramo se pripremiti za ove scenarije.” “Solarni paneli pomažu ljeti, ali ne mogu zadovoljiti intenzivne zahtjeve za grijanjem koji se javljaju tijekom zimskih nestanaka struje.”

Nove metode informiranja, planiranja i odgovora

Studija nije bila revolucionarna samo zbog svojih otkrića. Bila je značajna već samo po inovativnim metodama koje pokreće AI koje su korištene za provođenje analiza.

Odonkorov tim razvio je nove modele strojnog učenja koji mogu identificirati energetske sustave i ranjivosti pojedinačnih domova s ​​više od 95% točnosti, koristeći samo njegove obrasce potrošnje energije. Novi pristup omogućuje komunalnim službama i službama za hitne slučajeve da precizno utvrde rizična kućanstva u cijelom susjedstvu, bez potrebe za invazivnim pregledima ili inspekcijama.

“Do sada smo zapravo morali ići od vrata do vrata kako bismo utvrdili je li kuća potpuno električna“, napominje Odonkor. “Sada možemo automatski identificirati najugroženije domove dok još uvijek štitimo privatnost ljudi. To će promijeniti način na koji se pripremamo i reagiramo na ekstremne vremenske uvjete, omogućujući brže i ciljanije djelovanje kada je to najpotrebnije.“

Potencijalne koristi studije protežu se izvan osnaživanja pojedinačnih vlasnika kuća

Dok gradovi rade na izgradnji otpornosti na klimatske promjene, ovi novi alati mogli bi pomoći jedinicama hitnih službi u zajednici da daju prioritet odgovorima tijekom prekida rada. Također bi mogao pomoći urbanistima u dugoročnom razvoju otpornijeg stambenog fonda i susjedstava.

To je ključno, jer se zajednice diljem zemlje bore s jednim ili dva udarca uslijed starenja elektroenergetskih mreža koje su izložene češćim epizodama lošeg vremena.

Dok sve više prelazimo na električne domove kako bismo se nosili s klimatskim promjenama, nalazi tima služe kao upozorenje da ćemo trebati implementirati strategije koje štite ranjiva solarna i električna kućanstva tijekom zimskih kriznih situacija.

“Put do održivih gradova nije samo ozelenjavanje; već i planiranje i razvoj otpornosti“, naglašava. “Dok oblikujemo budućnost urbanog stanovanja, razumijevanje ranjivosti nije samo luksuz – ključno je za očuvanje sigurnosti zajednica.“