Города Аляски могут извлечь уроки из энергетических инноваций в сельской Аляске

Ветряные турбины и баскетбольная площадка в Конгиганаке, Аляска. (Фото Аманды Берд/Центр энергетики и энергетики Аляски)

Во время визитов в дом моей тети в Германии, когда я была маленькой девочкой, я любила прохладным утром прижиматься к Kachelofen – яркой изразцовой каменной печи со встроенной скамейкой. Я всегда мог рассчитывать на то, что там будет очень тепло, и это было мое любимое место, где можно свернуться калачиком с книгой. В то время мне никогда не приходило в голову спросить, откуда берется это тепло, хотя я никогда не видел никаких следов традиционного сжигания в них дров или угля. Было просто приятно и тепло, и весь день медленно отдавало тепло в дом. Я никогда не сомневался в этом.

Десятилетия спустя, на другом конце земного шара, я вспомнил о Качелофене, когда стоял перед аналогичным устройством лучистого тепла в Конгиганаке, Аляска. Я был в Конгиганаке по приглашению местного сообщества, чтобы воочию увидеть новый подход, который использовала местная племенная компания Puvurnaq Power Company в партнерстве с разработчиком из Аляски Intelligent Energy Systems для управления ветровой энергией. В частности, они разработали стратегию хранения избыточной энергии в виде тепла, а не в химических батареях, путем распределения тепловых электроплит, установленных в отдельных жилых домах по всему населенному пункту.

Эти печи производятся Steffes, небольшой компанией из Северной Дакоты. Выглядя как невзрачный прямоугольный белый прибор, эти устройства выглядели гораздо более утилитарно, чем прекрасный Качелофен моей тети, но функционировали они точно так же. Внутри печи Steffes находятся керамические огнеупорные кирпичи с высокой теплоемкостью и плотностью, а также электрический нагревательный элемент, который нагревает при наличии дешевой энергии. Затем домовладелец может использовать это тепло, когда захочет, включив вентилятор, который продувает воздух через каналы в горячих кирпичах в дом.

Моя тетя и жители Конгиганака используют эти электрические тепловые печи по одной и той же причине, несмотря на то, что их разделяют десятилетия и континент: чтобы уменьшить счета за отопление дома. В обоих случаях стратегия состоит в том, чтобы воспользоваться преимуществами дешевой электроэнергии, когда она доступна, и использовать ее в качестве альтернативы более дорогому основному источнику тепла. В Конгиганаке этим дешевым источником энергии является избыточная энергия ветра, которая часто доступна в зимние месяцы.

В Германии 1980-х годов дешевая электроэнергия поставлялась с помощью атомной энергии, а иногда и угля. Электрическое ночное отопление и хранение стали победой для всех: коммунальные предприятия продали больше электроэнергии, люди получили доступ к более дешевому и простому источнику отопления, а также помогло снизить загрязнение воздуха в городах. Следовательно, они стимулировали электрическое хранение тепла, предоставляя жильцам бесплатную модернизацию – вариант, которым явно воспользовалась моя тетя, оставив угольный погреб в подвале пустым и неиспользованным. Затем Германия и другие европейские страны еще больше стимулировали жителей использовать электрическое отопление за счет резко сниженных тарифов на электроэнергию, доступных только в ночные и ранние утренние часы.

Ветровая и солнечная энергия подобны атомной энергии в том смысле, что их строительство относительно капиталоемко, но при их вводе в эксплуатацию почти не возникает дополнительных затрат. В идеале это означает, что вы хотите выжать из этих источников генерации как можно больше энергии, поскольку каждый дополнительный киловатт-час производится практически с нулевыми предельными затратами. Хотя Качелофен моей тети был запрограммирован на включение и затем выключение в определенное время ночи, чтобы соответствовать времени пониженной ставки, запланированный подход не работает в Конгиганаке, где нет возможности предсказать, когда подует ветер.

К счастью, печи Steffes намного умнее, чем Kachelofen моей тети: они запрограммированы на постоянный мониторинг частоты сети и почти мгновенно реагируют на изменения спроса или предложения. Когда дует ветер, термоэлектрические плиты включаются автоматически. А поскольку в Когиганаке установлена ​​большая установленная мощность ветра – более чем в три раза превышающая среднюю нагрузку – это происходит довольно часто. Другими словами, они могут автоматически «видеть» избыток энергии ветра и включаться, чтобы поглотить ее. Они также находятся в постоянной связи друг с другом, запрограммированы на последовательное включение и выключение, поэтому они не работают все одновременно, а вместо этого работают в шахматном порядке в течение дня, гарантируя, что каждая семья получит справедливую долю.