米国では、寒冷地における家庭暖房の新しくクリーンな方法への移行の課題と利点を評価するのに、アラスカ州コルドバほど優れた現実の研究所はほとんどないかもしれません。

太平洋岸北西部国立研究所 (PNNL) の研究者たちは、過去 1 年間、地域社会で「電化」に焦点を当てたプロジェクトを実施してきました。この場合、石油ベースの家庭用暖房ユニットを、電源を必要とせずに動作する電気ヒートポンプに移行するというものです。室内エアダクト用。この種の電化を全国に展開すれば、米国はクリーン エネルギー源の使用を通じて炭素排出量を削減するという目標を達成することができます。

このプロジェクトは、コルドバの住宅所有者が暖房用の電気への切り替えに大きな関心を持っているだけでなく、既存の電力網リソースと新たな需要のバランスをとることが可能であることを示しました。この取り組みにより、電化に向けて進む他の遠隔地コミュニティに役立つ可能性のある教訓も特定されました。

プロジェクトの実践的および技術的側面に加えて、資本の要素もあります。このプロジェクトに資金を提供しているエネルギー省の建築技術局は、アメリカ社会のあらゆる分野に利益をもたらす、公正かつ公平な方法で国内の住宅と建物の効率を向上させることを目指しています。

「正義と公平性には、新しい技術を導入する際に障害があり、おそらく一般的に国の他の地域と同じ種類のサービスを受けていない地域社会と協力することが含まれる」と、このプロジェクトの主任科学者であるPNNLのサム・ローゼンバーグ氏は指摘する。「私たちの取り組みは障壁を減らし、これらの分野の現実とニーズをより深く理解するのに役立ちます。」

プロジェクトは理論を試す

コルドバは、アンカレッジの南東約 240 マイルに位置する人口約 2,600 人の沿岸地域で、空路と水路でのみアクセスできます。地元の家庭は通常、熱源として重油を燃料とする炉に依存しています。石油は海洋タンカーを通じて地域社会に届けられており、重要なニーズに応えているが、この地域で被害を及ぼした1989年の石油流出事故の記憶も呼び起こされる。

一部の家では、薪ストーブが予備の暖房として機能します。コミュニティの電力源は本質的に、すべての電力が地元で生成され、電力を必要としない自己完結型の「マイクログリッド」です。電力線コルドバをより大規模な電源に接続します。

現在までに、PNNL 主導のプロジェクトは、地域内の 3 軒の住宅にヒートポンプの設置を調整し、所有者に無料で設置しており、追加の設置も計画されています。研究者の期待どおり、ユニットは有能な性能を発揮しました。ローゼンバーグ氏によると、ある住民は一年のうち比較的穏やかな時期にヒートポンプを使用する予定だったが、代わりに冬の間中ずっと使用し、ディーゼル動力のボイラーの使用を完全にやめたという。

「コルドバが、全国の田舎の寒い地域における他の多くの電化の取り組みに情報を与えることができる重要なテストケースであることを私たちは知っています」とローゼンバーグ氏は述べた。「米国でより広範な電化を実現するには、電力の利用が制限される可能性がある寒冷地域で電動ヒートポンプを効果的に運用する方法など、さまざまな疑問に答える必要があります。」

Cordova プロジェクトの中心的な理念は、「需要応答」概念を評価することです。デマンドレスポンスには、ヒートポンプと電力網間の自動通信による調整が含まれます。電力消費量誰もが十分な電力を確保できるようにしながら、望ましいレベルの家庭の快適さを提供します。どのコミュニティでも、より多くの電気機器がオンラインになるにつれて、この方法論はますます重要になります。

「私たちのプロジェクトは、新しいデマンドレスポンスと通信方法が機能することを示しました。さらに、私たちはこの冬の追加のデータ収集に使用された一連のデマンドレスポンス方法を採用しました」とローゼンバーグ氏は述べました。

地域社会に電力を供給するコルドバ電力協同組合の最高経営責任者であるクレイ・コプリン氏は、何年も前から電化戦略を構想し始めており、現在はそのビジョンの一部として生きています。

「小規模で遠隔地のマイクログリッドとして、私たちは時々過剰な水力発電を流出させ、また時には高価なディーゼル燃料で発電を補わなければなりません。私は20年以上にわたって需要応答と配電可能性を検討してきました」とコプリン氏は語った。派遣可能性とは、市場のニーズに基づいて発電量を迅速に調整することを指します。

「私も地上波源を監視していますヒートポンプこの技術は 30 年以上にわたって使われてきましたが、これは PNNL が導入した新しい空気熱源ヒートポンプよりもはるかに高価な代替品であり、デマンドレスポンス資産としての価値を付加できるとすぐに気づきました。」と彼は付け加えた。

コルドバに作用する独自の要素

なぜ過去 1 年間にヒートポンプが 3 台しか設置されなかったのかと疑問に思う人もいるかもしれません。研究者らはさらに多くの設置を望んでおり、電気協同組合や多くの住宅所有者は依然として電化の見通しに興奮している。しかし、複雑な問題もありました。

ローゼンバーグ氏は早い段階で、地域唯一の暖房、換気、空調会社であるカッパー・ハイウェイ・ヒーティングには住宅用ヒートポンプの設置を追加する余裕がないことに気づきました。ローゼンバーグと所有者との話し合いの後、同社は設置サービスを提供することに同意し、必要なトレーニングと認定を取得しました。

次の課題は、コルドバにヒートポンプを導入することでした。2022 年にはサプライチェーンの問題により、機器の到着が数か月遅れました。

「私たちが直面した設置、配電、設計に関するさまざまな問題は、この国の他の地域でも見られるであろう種類の課題を代表するものです。これは今後知っておくべき重要な情報であり、将来の電化への取り組みを容易にする可能性があります」とローゼンバーグ氏は述べた。。

ローゼンバーグ氏に加えて、このプロジェクトに携わるスタッフには、研究者のチトラ・ナンビア氏とアレックス・ヴラチョコスタス氏、プロジェクトマネージャーのアビネシュ・セルヴァカナバディ氏とチェリン・メッツガー氏が含まれる。