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Gli americani vogliono che la loro elettricità sia economico, pulito e affidabile, ma quella tripletta sta diventando sempre più sfuggente, grazie al cambiamento climatico.Secondo un rapporto del 2021 dell'organizzazione di ricerca senza scopo di lucro Climate Central, oltre l'80% delle interruzioni gravi segnalate negli Stati Uniti.dal 2000 al 2021 sono stati causati da condizioni meteorologiche estreme, come le ondate di caldo, gli incendi e le tempeste tropicali.
Siamo un economista e un ingegnere elettrico indagando su come un maggiore utilizzo di tecnologia di misurazione intelligente bidirezionale può essere utilizzato per ridurre le emissioni di gas serra provenienti dal settore elettrico e aiutare l’economia a resistere alle condizioni meteorologiche estreme determinate dal clima.A nostro avviso, l’adattamento del sistema energetico a condizioni meteorologiche sempre più instabili richiederà una combinazione di tecnologie di facile utilizzo e incentivi economici.
La promessa dei contatori intelligenti
Fino a poco tempo fa, la maggior parte degli Stati Unitile famiglie avevano contatori elettrici meccanici.I dipendenti dei servizi pubblici visiterebbero ciascuna casa per effettuare una lettura mensile che l’azienda utilizzerebbe per calcolare la bolletta della famiglia.
A partire dai primi anni 2000, le società di servizi pubblici hanno iniziato a implementare contatori intelligenti, noti anche come infrastrutture di misurazione avanzate, o AMI.Questi dispositivi elettronici misurano il consumo di elettricità di una casa e lo comunicano alla rete elettrica in modalità wireless ogni pochi minuti.
La comunicazione tra il contatore intelligente e la società di servizi è un canale bidirezionale, che consente alla società di servizi di collegare o scollegare in remoto l'alimentazione a una casa.Gli Stati UnitiIl Dipartimento dell'Energia stima che a partire dal 2020, erano stati installati oltre 90 milioni di sistemi AMI residenziali a livello nazionale. Circa due terzi dei contatori elettrici in tutti gli Stati Unitiora sono contatori intelligenti.
Per i servizi pubblici, i contatori intelligenti riducono il costo della lettura dei contatori e consentono di rilevare e rispondere rapidamente alle interruzioni di corrente.I dati di utilizzo dettagliati forniti dai contatori intelligenti possono aiutare le società di servizi pubblici a comprendere e prevedere meglio la domanda dei clienti analisi dei dati e strumenti di intelligenza artificiale.
Con queste informazioni, i servizi di pubblica utilità possono gestire le proprie operazioni per prevenire i blackout dovuti a mancanza di capacità di generazione.
Le utility stanno collaborando con aziende come Opower per fornire ai clienti app mobili e report che li aiutino a monitorare e comprendere il loro consumo di elettricità.Un report tipico può consentire a un cliente di confrontare il proprio utilizzo nell'arco di 12 mesi con quello dei 100 vicini più vicini e dei 20 vicini più efficienti dal punto di vista energetico.
Gli studi dimostrano che ricevere tali segnalazioni porta i consumatori a ridurre il consumo di elettricità di circa il 2%.Ridurre i picchi di domanda di pochi punti percentuali può consentire ai servizi pubblici di evitare blackout durante i periodi di domanda elevata.
Durante eventi meteorologici estremi come ondate di caldo, i servizi di pubblica utilità vengono regolarmente gestiti lanciare appelli di conservazione ai loro clienti.L’analisi dei dati dei contatori intelligenti può essere utilizzata per individuare quali clienti effettivamente rispondono a queste richieste.
Dispositivi intelligenti e prezzi dinamici
Le utility stanno iniziando ad abbinare i contatori intelligenti ad altre nuove tecnologie, incentivi tariffari e social”gomitate” per incoraggiare il risparmio energetico.
Ad esempio, aziende come Google, Ecobee, Emerson E Honeywell stanno ora progettando termostati intelligenti che sono preprogrammati per soddisfare le preferenze dei singoli clienti.Quando la temperatura cambia durante il giorno, i termostati agiscono in modo autonomo, ad esempio preraffreddare la casa quando la richiesta di energia è inferiore.È stato stimato che i termostati intelligenti possano farlo ridurre il consumo energetico dal 10% al 15%.
È possibile gestire ulteriormente il consumo di energia introducendo prezzi dinamici – variazioni dei prezzi in tempo reale che si riflettono direttamente sulle bollette elettriche dei consumatori.Attualmente, la maggior parte degli Stati Unitile famiglie pagano a tariffa forfettaria per ogni kilowattora di elettricità usano, indipendentemente da quanto costa generarlo.
Nella versione più semplice della tariffazione dinamica, tutti i consumatori di elettricità si troverebbero ad affrontare un prezzo più alto in tempo reale per l’elettricità quando il maltempo riduce la fornitura di energia.Per un’azienda elettrica che ha implementato contatori intelligenti, i contatori segnalerebbero ai clienti – magari tramite messaggio di testo – che il prezzo dell’energia aumenterà nelle prossime sei ore.Ciò allerterebbe i consumatori a spegnere i computer e a ridurre il consumo energetico discrezionale.
Esperimenti sui prezzi a Washington, D.C. e in altre città hanno dimostrato che i consumatori ridurre il loro consumo di elettricità quando si trovano ad affrontare picchi di prezzo durante i periodi di punta della domanda di elettricità.Se partecipassero un numero sufficiente di persone e imprese, la domanda aggregata di energia diminuirebbe, riducendo il rischio di blackout a livello di sistema.
Questa strategia è positiva anche per l’ambiente.Le società di servizi pubblici spesso ricorrono a centrali elettriche altamente inquinanti che funzionano con combustibili fossili quando la domanda supera l’offerta.Queste piante contribuiscono a inquinamento atmosferico locale ed emissioni globali di gas serra.
L’introduzione di prezzi di punta critici per l’elettricità riduce questa necessità di energia sporca.Evitare i blackout elettrici ridurrà anche la dipendenza dai generatori domestici, cosa che spesso accade emettono particelle nocive di inquinamento atmosferico.
Mantenere prezzi dinamici equi
Chiaramente, alcuni consumatori possono rispondere alle impennate dei prezzi più facilmente di altri.Ad esempio, una persona che utilizza la dialisi domiciliare non può facilmente ridurre il consumo di elettricità con breve preavviso.
Potrebbero verificarsi prezzi altamente volatili dell’energia elettrica senza misure di salvaguardia innescare una reazione pubblica.Ciò è accaduto durante il congelamento profondo del 2021 in Texas, che ha esposto alcuni consumatori bollette elettriche astronomiche durante un'ondata di freddo pericolosa per la vita.
Gli economisti hanno ideato strategie di prezzo per incoraggiare il risparmio energetico senza incidere sui prezzi delle persone vulnerabili.Ad esempio, un’azienda di servizi pubblici può utilizzare i dati dei contatori intelligenti e l’intelligenza artificiale per identificare i clienti che sono i principali consumatori di elettricità, ma anche rispondere agli aumenti dei prezzi riducendo il consumo di energia.A questi consumatori potrebbe essere offerto un incentivo finanziario annuale in cambio dell’iscrizione programmi di determinazione dei prezzi di punta critici.
Clienti chi accettare volontariamente l’accordo dovrebbe affrontare picchi di prezzo forse 15 giorni all’anno.Potrebbero proteggersi dalle bollette energetiche ingenti investendo in misure di risparmio energetico, come l’installazione di isolamenti, elettrodomestici ad alta efficienza energetica o pannelli solari.
Nel complesso, la risposta prevista – riducendo il consumo di energia durante i periodi di punta – contribuirebbe a ridurre il rischio di blackout.Soldi federali recentemente emanati Legge sulla riduzione dell’inflazione potrebbero essere utilizzati per pagare le commissioni di incentivo anticipate.
Questo approccio riflette il fatto che una piccola percentuale di consumatori di elettricità in genere rappresenta a gran parte della domanda totale.Se il 10% dei consumatori rappresenta il 30% della domanda di un’azienda elettrica e quel gruppo può essere incoraggiato a ridurre i propri consumi del 50%, la domanda aggregata diminuirà del 15% durante gli eventi critici di picco dei prezzi.Il restante 90% dei consumatori non sarebbe esposto a picchi di prezzo.
I finanziamenti per l'energia pulita nell'Inflation Reduction Act rappresenteranno il il più grande investimento nel clima e nell’energia negli Stati Unitifino ad oggi.Riteniamo che destinare parte di questi finanziamenti a programmi che incoraggiano l’adozione di dispositivi intelligenti di misurazione dell’energia, insieme all’introduzione di segnali di prezzo in tempo reale sulla scarsità delle risorse, aiuterà a far avanzare la transizione verso l’energia pulita.