Использование электрических водонагревателей для хранения возобновляемой энергии может заменить 2 миллиона домашних батарей.

Mar 23, 2023

Директор по исследованиям, Стратегическое энергетическое сотрудничество, Сиднейский технологический университет

Дэвид Рош работает в Институте устойчивого будущего, который получил финансирование на эту работу от Австралийского агентства по возобновляемым источникам энергии (ARENA).

Сиднейский технологический университет предоставляет финансирование в качестве партнера-основателя The Conversation AU.

Посмотреть всех партнеров

Энергетический переход в Австралии идет полным ходом. Около 3 миллионов домохозяйств имеют солнечные батареи на крышах, а продажи электромобилей среднего размера растут. Но, работая над созданием полностью электрических домохозяйств, работающих на возобновляемых источниках энергии, не упустили ли мы из виду ключевую технологию — скромный электрический водонагреватель?

Около половины австралийских домохозяйств используют электрические водонагреватели, а остальные используют газ. Так чем же так хороши электрические водонагреватели?

Электрические водонагреватели предлагают дешевый способ хранения большого количества энергии в виде горячей воды. Обогреватель с баком емкостью 300 литров может хранить примерно столько же энергии, сколько Tesla Powerwall второго поколения, причем за небольшую часть стоимости.

Наше исследование в Институте устойчивого будущего UTS показало, что австралийцы могут использовать бытовые электрические водонагреватели для хранения такого же количества энергии, как и более 2 миллионов домашних батарей такого типа. В конечном итоге это может сэкономить более 6 миллиардов австралийских долларов в год на наших счетах за электроэнергию и приблизить нас к нулевым выбросам углекислого газа.

В нашем отчете, опубликованном сегодня и финансируемом Австралийским агентством по возобновляемым источникам энергии (ARENA), рекомендуется, чтобы для сокращения выбросов вдвое к 2030 году и достижения чистого нуля к 2050 году нам срочно необходима политика по быстрой замене газовых водонагревателей «умными» электрическими водонагревателями. Умные обогреватели можно включать и выключать в ответ на изменения спроса и предложения электроэнергии в сети.

Это означает, что эти обогреватели могут поглощать избыточную возобновляемую энергию «вне пика», особенно солнечную, и, таким образом, помогают нам решить две ключевые проблемы одновременно. Они могут помочь сократить и, в конечном итоге, полностью устранить выбросы парниковых газов. И они могут сделать нашу электросеть более стабильной, обеспечивая гибкий спрос, который помогает сбалансировать колебания поставок из возобновляемых источников.

Существует три основных типа электрических водонагревателей. Обычный «резистивный» нагреватель использует электричество для непосредственного нагрева воды. Солнечные водонагреватели используют солнечный свет и электричество, но стали менее популярными с появлением новых «тепловых насосов». Они собирают тепло из воздуха и «перекачивают» его в воду. Тепловой насос потребляет в три-четыре раза меньше электроэнергии, чем резистивный нагреватель.

Еще в 2010 году электрический водонагреватель сопротивления обычно производил примерно в четыре раза больше выбросов, чем его газовый эквивалент. Выбросы теплового насоса были примерно такими же, как и для газа. Это потому, что электрические водонагреватели потребляют много электроэнергии, большая часть которой вырабатывается за счет сжигания угля.

Поскольку мы производим больше электроэнергии из возобновляемых источников, эта картина резко меняется. Оператор энергетического рынка Австралии, AEMO, регулярно публикует обновленные данные о путях перехода к экологически чистому энергетическому будущему. В наиболее вероятном исходе, «сценарии поэтапных изменений», к 2030 году газ станет наиболее интенсивным вариантом нагрева воды, вызывающим парниковый эффект.

К 2040 году, когда переход на систему возобновляемой электроэнергии будет в основном завершен, выбросы от водонагревателей с сопротивлением и тепловым насосом будут намного ниже, чем от их газовых аналогов.

Водонагреватели могут прослужить 15 и более лет. Таким образом, запас обогревателей в наших домах на ближайшие два десятилетия зависит от того, что мы установим сегодня. Поэтому замена газовых обогревателей электрическими должна стать первоочередной задачей в нашем энергетическом переходе.

В нашей работе был изучен ряд сценариев, каждый из которых предполагает различное сочетание технологий нагрева воды. Одним из них был обычный базовый сценарий, при котором газовые водонагреватели по-прежнему преобладают. В альтернативных сценариях отказ от газа будет осуществляться в течение следующих 10–20 лет.

Мы обнаружили, что замена газа на электрическое водонагревание не только поможет нам быстрее достичь нулевых выбросов, но и сэкономит нам деньги.