我们如何设计可再生能源的间歇性?

如今，关于氢经济的讨论非常多，关于从可再生电力中制造“绿色”氢，或从天然气中制造“蓝色”氢，同时捕获和储存通过蒸汽重整过程释放的二氧化碳。“树拥抱者”对此有些怀疑，他指出电动汽车在交通方面效率更高现代的电动热泵在加热和冷却方面的效率要高得多。但最近出现的另一种氢的用途是作为可再生能源间歇性问题的解决方案。

间歇性是指当风不吹、太阳不照耀时，需要另一种可靠的电力来源来弥补电力需求和可再生能源供应之间的差额。这可能是昂贵和碳密集的，有点像一辆车停在你的车道上，全年只有几次因为下雨而不能骑自行车。氢被认为是解决这个问题的一种方法BloombergNEF的Michael Liebreich解释道:

“零排放氢气的额外价值——无论是绿色、蓝色、绿松石色还是其他颜色——高于上面列出的所有其他灵活的能源选择它可以无限地储存。因此,氢唯一的解决办法这可以为未来高度电气化的净零经济提供深度弹性。要做到这一点，它需要被广泛使用:储存在盐洞中，在压力容器中，作为液体储存在绝缘罐中，或作为氨。它将通过管道运输，成本低廉，或者以更高的成本通过轮船、火车或卡车运输。它还需要在战略上做好准备，以应对供应冲击的风险，无论这些冲击是由正常天气模式、极端天气事件和自然灾害、冲突、恐怖主义或任何其他原因造成的。”

迈克尔·里布瑞奇(Michael Liebreich)是我关于氢的聪明讨论的一个来源，所以这促使我在假期里更多地思考间歇性。显然，Liebreich在这里描述的氢基础设施将花费数十亿美元，并需要很多年的时间，所以我们可以在这里考虑一些选择。但首先，让我们回顾一下。

在工业革命和化石燃料的出现之前，间歇性是一种生活方式。Kris De Decker在《Low Tech Magazine》中描述道人类如何适应一个由风和水驱动的世界。

“由于处理可再生能源的可变性的技术选择有限，我们的祖先主要诉诸于一种我们已经在很大程度上遗忘了的策略:他们调整自己的能源需求以适应可变的能源供应。换句话说，他们承认可再生能源并不总是可用的，并据此采取了行动。例如，没有风的时候，风车和帆船根本就不会运转。”

因此，他们会建造水坝，将水储存在磨坊池塘中，“这是一种类似于今天的水电水库的能量储存形式。”他们了解了信风的模式，所以他们可以相当可靠地横渡大西洋。他们相应地调整了商业惯例，刮风的时候也会工作，即使是在休息日。一位磨坊主在收到关于周日工作的投诉后回应说:“如果上帝好到在周日给我送风，我就会利用它。”德德克尔注意到，现代也有类似的说法:

“作为应对可变能源的一项战略，调整能源需求以适应可再生能源的供应，在今天和在工业化前时代一样是一种有价值的解决方案。然而，这并不意味着我们需要回到工业化前的方式。我们有更好的技术，这使我们更容易使经济需求与变幻莫测的天气同步。”

我们应该为间歇性设计

在我们设计间歇性电力之前，了解电力的实际流向是很有帮助的。根据美国能源情报署(Energy Information Administration)的数据，供暖和制冷是住宅部门每年最大的用电量。

在商业部门，它被分解得更多，但最大的部门是计算机和办公设备(合并)，制冷，冷却，通风和照明。随着led的普及，照明设备正在迅速减少，办公设备和电脑也很可能在减少。

商业主要是运行机器和流程，但工业经常调整间歇性，在能源成本高时削减产量。当你看整个图片，大约一半的电力消耗是用于加热，冷却和通风，我们已经知道如何处理在这个领域的间歇性。

正如我们正在为低碳世界重新设计我们的建筑一样，我们也可以像我们的祖先一样，接受我们的可再生能源供应并不总是可用的这一事实，并相应地采取行动(和设计)。“树拥抱者”此前曾指出，里布瑞奇对极端天气事件和自然灾害的许多担忧可以通过建造更好的建筑来缓解，这些建筑可以在停电时根据需要保持温暖或凉爽。例如，在臭名昭著的极地涡旋期间，布鲁克林的被动式房屋温暖了一个星期，他们才决定打开暖气。热水箱也可以隔热，以便储存热量。现在许多电力系统都是这样做的，当没有足够的电力时，公用事业可以关闭水箱。设计合理的建筑也可以以同样的方式工作，通过公用事业控制恒温器来储存热量或冷却。

在英国，很多人都有Sunamp热电池——装满相变材料的盒子，可以储存热量，并在电力昂贵时释放热量。在美国，有白熊蓄热装置在晚上或者电力便宜的时候制冰。

在被动屋会议上发言几年前，Es Tressider博士描述了被动式房屋设计如何将风能储存为热能。他的结论是，如果人们愿意在几度温差下生活，“高达97%的供暖需求可以转移到风能供过于求的时期，从而使总供暖需求小幅增加。”

几年前，我提出了房子就是热电池的观点这是对智能房屋和Nest恒温器的回应。这条信息仍然适用:

“是时候严肃起来，要求提高建筑效率了。把我们的房屋和建筑物变成一种热电池;你不需要在高峰时间打开暖气或空调，因为它们的温度变化不是那么快。因此，一个真正高效的建筑可以像任何其他类型的电池一样，有效地调节我们能源生产的波峰和波谷。一个设计合理的房子需要很少的冷却或加热，它可以在任何时候维护，而不会造成很大的能源使用差异，没有所有这些复杂性。”

与其花费数十亿美元在氢的生产、储存和运输上，为什么不把它花在修复我们的建筑和减少需求上，把它们都变成热电池呢?车库里的电动汽车或墙上的电池可以运行LED照明和电磁炉。正如史蒂文·福克斯博士所指出的他的12条能效法则中的第9条，

“在某个地方的实验室里，一个令人兴奋的能源或能效发现不等于一项可行的技术，不等于一个商业产品，不等于一个在世界上有重大影响的成功产品。”

事实上，从今天开始，我们可以在所有的新建筑上设计间歇性的，只需要执行被动房屋标准。考虑到在间歇性问题出现之前必须增加多少可再生能源，我们可能会做一个Energiesprong改造用比用绿色氢气填满洞穴要少得多的钱，就能在北美的每一座现有建筑上，而且我们现在已经有了所有需要做的事情。