Le chauffage intelligent de l’eau pourrait aider dans la crise énergétique de l’Afrique du Sud

Le chauffage intelligent de l'eau pourrait aider dans la crise énergétique de l'Afrique du Sud

En contrôlant de manière centralisée quand les chauffe-eau domestiques (geysers) peuvent être allumés et éteints, l’Afrique du Sud peut réduire la demande d’électricité pendant les périodes de consommation de pointe. Crédits: Shutterstock

Afrique du Sud crise de l’énergie a de nombreuses dimensions, de politique et économique à technique et environnemental. Récemment, le service public d’électricité du pays, Eskom, n’a généré qu’environ 60% de sa capacité et a dû restreindre l’utilisation pour éviter un black-out régional.

Le nouveau PDG d’Eskom a affirmé l’importance de la gestion de la demande pour gérer la crise. Mais son approche consistant simplement à «subventionner les ampoules à haut rendement énergétique» ne suffira pas. Le pays a besoin d’interventions drastiques – et les éléments de la quatrième révolution industrielle sont disponibles pour rendre cela possible. Ce sont: la connectivité sans fil, l’Internet des objets, l’analyse des mégadonnées, l’apprentissage automatique, l’intelligence artificielle et le contrôle centralisé intelligent.

L’un des plus gros consommateurs d’énergie en Afrique du Sud est le chauffe-eau électrique, ou «geyser». On estime que 5,4 millions de chauffe-eau électriques dans les foyers et les bâtiments publics sud-africains utilisent environ 40 GWh d’énergie par jour, drainant plus de 4 GW, 12% de la capacité opérationnelle du réseau électrique aux heures de pointe.

Ce qui a tendance à être négligé, c’est que ces chauffe-eau sont parfaits pour stocker l’énergie thermique. Ils absorbent l’énergie électrique lors du chauffage de l’eau et rejettent l’énergie thermique plus tard lorsque l’eau chaude est utilisée, avec peu de perte entre les deux. Cela les rend bien adaptés pour aplanir les pics de demande du réseau le matin et le soir. Les allumer de manière centralisée pendant les heures creuses répartirait la demande d’électricité de manière plus uniforme tout au long de la journée.

Les avantages de la programmation des radiateurs ne s’arrêtent pas là. Notre des études ont montré que l’énergie qu’ils absorbent, et les émissions qui en résultent, peuvent également être considérablement réduites en appliquant une programmation optimale — voir aussi notre utile calculatrice en ligne.

Deux problèmes épineux sont en concurrence avec la gestion de la demande et de l’énergie dans le chauffage de l’eau. L’un est la satisfaction du client. Le chauffe-eau le plus économe en énergie et à la demande optimale est celui qui n’est jamais allumé, mais qui veut une douche froide?

L’autre est la sécurité des clients. Un chauffe-eau fonctionnant à basse température peut favoriser la croissance de bactéries nocives. Nous avons détecté potentiellement mortel Legionella les bactéries dans les chauffe-eau et les tuyaux en aval, et même dans les chauffe-eau réglés à des températures élevées.

Ce qui doit être fait

L’arrêt massif des chauffe-eau, appelé «contrôle de l’ondulation», est utilisé depuis des décennies pour gérer la demande. Mais cette approche unidirectionnelle n’est pas suffisante pour assurer des économies d’énergie et pourrait conduire à des utilisateurs mécontents.

Le chauffage intelligent de l'eau pourrait aider dans la crise énergétique de l'Afrique du Sud

Un contrôleur de chauffe-eau électrique. Fourni par l’auteur.

Le problème peut être surmonté en utilisant les outils de la quatrième révolution industrielle. Ils peuvent réduire la quantité d’énergie que les clients utilisent pour chauffer l’eau, et donc la charge globale sur le réseau, sans sacrifier la satisfaction des utilisateurs ni encourager la maladie. Nous l’avons démontré dans notre article récemment publié sur le confort, la charge de pointe et l’énergie.

Un réseau de chauffe-eau intelligents est nécessaire pour tirer pleinement parti de la planification des chauffe-eau. Ceux-ci mesurent et rapportent la consommation d’eau et d’énergie, contrôlent à distance le programme de chauffage et la température de chaque chauffe-eau et peuvent apprendre les modèles de comportement de l’utilisateur.

Les chauffe-eau individuels pourraient être allumés et éteints de manière centralisée à des moments qui répartiraient la demande d’électricité plus uniformément tout au long de la journée tout en assurant des économies d’énergie optimales pour tous. Nous avons développé et utilisé un tel réseau dans notre recherche et a démontré l’efficacité d’une telle solution.

En introduisant un contrôle optimal du programme de température individualisé, nous montré que les économies d’énergie allant de 8% à 18% sont réalistes. Ceci sans tenir compte des économies supplémentaires qui en résulteront, car une utilisation involontaire d’eau chaude se fera à des températures plus basses.

Il exclut également les économies réalisées grâce aux informations du compteur intelligent à haute résolution changement de comportement. Compte tenu de ces extras, nous observé économies d’énergie de 29%, quoique dans un petit échantillon.

L’effet d’entraînement

Cette technologie a le potentiel de réduire les coûts coûteux de l’Afrique du Sud habitude du diesel, réduire l’empreinte CO₂ du pays et réduire d’au moins au moins le seuil de déclenchement des pannes 2 GW.

De plus, avec l’introduction et la dépendance accrues de l’énergie solaire et éolienne imprévisible, un réseau de chauffe-eau intelligents tolérants aux retards pourrait aider à stabiliser la grille.

Les assureurs sont susceptibles de jouer le rôle d’intermédiaire entre l’utilisateur et le service public, car les chauffe-eau intelligents limitent les dommages résultant de défaillances mécaniques. Avec des milliers de radiateurs sous leur contrôle, ils pourraient alors vendre à grande échelle gestion de la demande en tant que service à l’utilitaire en difficulté, tout en fournissant un service à valeur ajoutée aux clients. De plus, la modernisation des chauffe-eau existants créera des emplois pour les installateurs et stimulera la fabrication locale. Étant donné l’impact multidimensionnel des pannes d’électricité, tous les nouveaux chauffe-eau devraient être intelligents dès le départ.


Le chauffe-eau instantané offre des économies d’énergie et de coûts


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                                                                                                    La conversation

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Citation:
                                                 Le chauffage intelligent de l’eau pourrait aider dans la crise énergétique de l’Afrique du Sud (2020, 3 février)
                                                 récupéré le 3 février 2020
                                                 depuis https://techxplore.com/news/2020-02-smart-south-africa-energy-crisis.html

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