Снимка: Behrat, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Енергийният преход в Австралия е в ход. Около 3 млн. домакинства разполагат със слънчева енергия на покрива, а продажбите на средни електрически автомобили нарастват. Но докато се стремим към изцяло електрически домакинства, захранвани с възобновяема енергия, не сме ли пропуснали една ключова технология, която дава възможност за това - скромният електрически бойлер?Съхранявайки слънчевата енергия под формата на гореща вода, интелигентният електрически нагревател може ефективно да действа като домашна батерия. Около половината от австралийските домакинства използват електрически бойлери, а останалите - газови. И така, какво е толкова страхотно в електрическите бойлери?
Електрическите бойлери предлагат евтин начин за съхранение на големи количества енергия под формата на гореща вода. Нагревател с 300-литров резервоар може да съхранява толкова енергия, колкото второ поколение Tesla Powerwall - на част от цената. Изследване в Института за устойчиво бъдеще към Университета на Австралия (UTS Institute for Sustainable Futures) установи, че австралийците могат да използват домакински електрически бойлери за съхранение на толкова енергия, колкото над 2 милиона домашни батерии от този вид. Това в крайна сметка би могло да спести над 6 млрд. австралийски долара годишно от сметките ни за енергия, като същевременно ни доближи до нулеви нетни въглеродни емисии.
Австралийската агенция за възобновяема енергия (ARENA) съобщава, че за да се намалят наполовина емисиите до 2030 г. и да се постигне нулева нетна стойност до 2050 г., спешно се нуждаем от политики за бърза замяна на газовите бойлери с "интелигентни" електрически бойлери. Интелигентните нагреватели могат да се включват и изключват в отговор на промените в предлагането и търсенето на електроенергия в мрежата. Това означава, че тези нагреватели могат да използват излишната енергия от възобновяеми източници извън пиковите часове, особено от слънчевата енергия, и по този начин да ни помогнат да решим два ключови проблема наведнъж. Те могат да спомогнат за намаляване и евентуално премахване на емисиите на парникови газове. Освен това те могат да направят нашата електрическа мрежа по-стабилна, като осигурят гъвкаво търсене, което помага да се балансират колебанията в доставките от възобновяеми източници.
Намаляване на емисиите
Съществуват три основни типа електрически бойлери. Конвенционалният "съпротивителен" нагревател използва електричество за директно загряване на водата. Слънчевите бойлери използват слънчева светлина и електричество, но станаха по-малко популярни с появата на по-нови "термопомпени" устройства. Те събират топлина от въздуха и я "изпомпват" във водата. Термопомпата използва три до четири пъти по-малко електроенергия от съпротивителния нагревател. През 2010 г. електрическият нагревател за вода обикновено е произвеждал около четири пъти повече емисии, отколкото газовият му еквивалент. Емисиите от термопомпи са приблизително същите като тези от газ. Това се дължи на факта, че електрическите бойлери използват много електроенергия, а по-голямата част от нея е от изгаряне на въглища.
Тъй като произвеждаме все повече електроенергия от възобновяеми източници, тази картина се променя драстично. Операторът на енергийния пазар на Австралия, AEMO, публикува редовно актуализирани пътища към бъдещето на чистата енергия. При най-вероятния резултат, сценария на постепенната промяна, до 2030 г. газът ще се превърне във варианта за отопление на вода с най-много парникови емисии. До 2040 г., след като преходът към електроенергийна система от възобновяеми енергийни източници бъде до голяма степен завършен, емисиите от съпротивителни и термопомпени водонагреватели ще бъдат много по-ниски, отколкото при газовите им аналози.
Животът на бойлерите може да бъде 15 и повече години. Така че запасът от отоплителни уреди в домовете ни през следващите две десетилетия зависи от това какво инсталираме днес. Затова замяната на газовите нагреватели с електрически трябва да бъде незабавен приоритет в нашия енергиен преход.
Бяха разгледани редица сценарии, всеки от които включва различна комбинация от технологии за подгряване на вода. Единият от тях е базисен сценарий, при който се запазва преобладаващото положение на газовите бойлери. При алтернативните сценарии газът постепенно се извежда от употреба през следващите 10-20 години. Замяната на газовото с електрическо отопление на вода не само ще ни помогне да постигнем нулеви нетни емисии по-скоро, но и ще ни спести пари. Газът е скъп и е малко вероятно да поевтинее. Изобилието на възобновяеми енергийни източници предлага излишък от евтина електроенергия, която бойлерите могат да погълнат. Използването на тази възможност може да спести над 6 милиарда долара годишно от сметките ни за енергия до 2040 г.
Повишаване на стабилността на мрежата
Сега слънчевата и вятърната енергия са най-евтините технологии за производство на електроенергия. Но за да поддържаме стабилна електроенергийна система, трябва да съобразим търсенето с променливото предлагане от възобновяеми източници. Батериите предлагат частично решение, но все още са сравнително скъпи. Електрическите бойлери предлагат много по-евтин начин за съхраняване на големи количества енергия и осигуряване на гъвкавостта на търсенето, от която се нуждае мрежата
Проучването ни установи, че в сравнение с базовия сценарий за запазване на обичайната практика, сценарий, който акцентира върху гъвкавостта на потреблението с помощта на интелигентни електрически бойлери, може да осигури допълнителен капацитет за гъвкаво потребление от 30 GWh дневно. Това е еквивалентът на над 2 милиона домашни батерии на националния пазар на електроенергия, който снабдява с електроенергия Източна и Южна Австралия.
Завръщане към бъдещето за подгряване на вода
От 50-те години на миналия век горещата вода извън пиковите часове се ползва от австралийските доставчици на електроенергия, които изключват домакинските бойлери през деня и ги включват през нощта, за да се постигне по-добро съответствие между търсенето и предлагането. В замяна на това клиентите са получавали силно намалени цени. През последните десетилетия се отдалечаваме от електрическата гореща вода извън пика, тъй като стимулите намаляват и все повече домове се свързват с природен газ.
Когато електрифицираме топлата си вода, коя технология трябва да използваме: съпротивление или термопомпа? Отговорът е и двете. Нашето проучване изследва компромиса между високо гъвкавите съпротивителни бойлери и високоефективните, но по-малко гъвкави термопомпи. Термопомпите използват по-малко електроенергия и струват по-малко за експлоатация. Там, където цените на електроенергията са високи или потокът на електроенергия е ограничен, използването на термопомпи има смисъл. Въпреки това те имат по-високи първоначални разходи и не са подходящи за всички жилища. В много апартаменти например липсва достъп до подходящо външно пространство.
И тъй като използват по-малко електроенергия, термопомпите предлагат по-малко гъвкаво търсене. Тъй като възобновяемите енергийни източници, особено слънчевата енергия, все повече захранват нашата мрежа, способността на съпротивителните електрически нагреватели да поглъщат излишната извънпикова възобновяема енергия е голямо предимство.
С правилните политики и пазарни реформи всички ние ще се възползваме от система, която отново възнаграждава клиентите с евтина електроенергия извън пиковия период в замяна на това, че мрежовите оператори могат да изключват и включват нашите бойлери според нуждите.