明日之家将使用直流电

布鲁克林爱迪生公司的电工们重新安装了一种装置来电死一头大象
1903年,一个游乐园的宣传噱头包括对前马戏团大象托普西的电刑。

Unknown / Louis Republic 1903/ Wikimedia /公共域

可怜的很迅速。托马斯·爱迪生杀死了马戏团里的大象,用电击的方式来证明交流电有多危险。爱迪生甚至以推广交流电的公司命名,将电刑称为“威斯汀豪斯”海流之战在那里,邪恶的爱迪生与聪明的尼古拉·特斯拉对决。爱迪生输掉了这场战争,而这一切都是因为变压器,一种简单的电线线圈,可以改变交流电的电压,使远距离输电成为可能,释放了尼亚加拉大瀑布的能量。然而,从长远来看,爱迪生的直流电似乎正在赢得这场战争。

宜家的普通
墙疣是指那些遮住相邻插座插座的恼人插头。 劳埃德改变

看看你的房子周围。如果你像我一样被放逐白炽灯泡当交流电从你的墙壁流出时,什么东西在运行?在你的厨房或洗衣房之外,你可能有一台吸尘器或吹风机。否则,你所有的一切——从你的电脑到你的灯泡到你的音响系统——都是用直流电运行的。灯泡底座上有一个墙疣或一块砖或一个整流器,把交流电转换成直流电,在这个过程中浪费了能源和金钱。宜家很好心地把它的设备放在一个透明的包装里。这盏20美元的灯的成本中有多少是包括黄色的变压器、电容器和二极管在内的?

交流到直流的切换

交流电曾经是有意义的;这就是爱迪生在当前战争中输给西屋电气的原因。交流电很容易转换成不同的电压,更高的电压意味着你可以通过更小的电线携带更多的电力,走更远的距离。我们需要大量的电力来运行那些白炽灯,白炽灯实际上是一种很小的电炉,它的能量只相当于可见光的4%。这种省力的新电器几乎没有交流电机。即使是老式电视机也要消耗大量电力,要激发显像管里的真空管和大电子枪。所有这些电力都可能是危险的,所以我们让有执照的电工将几十条线路连接到断路器,所有线路都有一个额外的导体作为地线。对了,沿墙每隔12英尺要有插座这样就不需要危险的延长线了。把所有这些加起来,一般的房子里有400磅铜。回到矿场,生产10磅铜需要一吨铜矿石,所以生产一幢房子所需的铜需要40吨矿石(凑巧的是,这相当于一座普通房子的重量)。美国大约40%的铜用于建筑和房屋。还有一种担心是我们正在接近铜的峰值,产量将在2030年左右达到峰值。

为了什么?将其转化为直流电,通过毫安的细电线来运行我们的电脑、时钟收音机和LED灯泡。你的电钻可能是无绳和直流的,如果你有一个Roomba, AC甚至不能运行你的吸尘器。没有理由再在家里或办公室里安装昂贵而危险的交流电线了。

事实上,在办公环境中,有很多人都在努力摆脱空调beplay体育官网电脑出现联盟推广24伏直流标准,旨在“通过最先进的设备控制和固态照明减少能源消耗”。因为太阳能电池板产生直流,电池储存直流,它将“促进太阳能、风能或其他替代能源的直接连接和使用。”该联盟还瞄准了住宅市场。主席布莱恩·帕特森在一份新闻稿中说:

“直流配电不仅可以使屋顶太阳能电池板的效率和投资回报率最大化,使它们能够直接为消费电子产品、家电、led和电动汽车(ev)供电,而不会产生转换损失,它还可以让房主选择存储多余的直流电力或继续将其卖回给电力公司。”

未来的家庭布线

然后是新的高功率USB电源传输标准4.0,可泵出100瓦。当你插入设备,获得电力和数据时,所有的砖块和电源线都消失了。你可以在不那么可靠和安全的WiFi的情况下,建造一个由相互连接的设备组成的智能家庭,你的线路就会成为物联网的支柱。

电线不必由电工在墙内安装;它可以像胶带一样粘在墙上,然后涂上油漆。它不必是儿童安全的;它可以在任何你想要的地方。而且你插进去的任何东西都将更便宜、更可靠,因为没有变压器或整流器将交流电转换成低压直流电——它是自己运行的。

回到厨房和洗衣房,需要一些更大的电线来承载冰箱或空调所需的负荷。但由于有了变频驱动器(vfd),即使是在直流电路上,它们也能更高效地运行。根据电力研究所,

vfd的使用正在上升,因为控制电机的速度以匹配需求不仅可以节约能源,而且还可以优化功能。例如,能够微调空调的电机转速,从而实现风扇转速和气流等功能,可以使房间的温度和条件更舒适。随着电动负载越来越多地通过vfd控制,一个真正需要交流电源的房子里很少会保留。

直流电源的优点

新兴联盟声称,直流供电可以减少20%的用电量,因为一切都是本地运行的,没有那些耗能的墙疣和整流器。加上更便宜的LED灯泡的前期节省和家用电线的成本,节省的钱会更多。
对于那些住在远离电网、开着房车或在船上的人来说,这些都不是什么新鲜事。他们多年来一直生活在DC的世界里。然而,led技术的进步和太阳能价格的下降使得这种生活方式就像生活在一个上网的家庭一样舒适。

爱迪生的电动汽车
托马斯·爱迪生与电动汽车贝利合影。 国家公园管理局/公共领域

只要把屋顶上的太阳能电池板和车库里的电动汽车混在一起,你就生活在一个直流的世界里,根本没有任何理由使用交流电——生活在你自己的微型电网里,你可以自己发电,并把它存储在你的车里。未来的零能耗家庭将使用直流电,我们可能都开着爱迪生而不是特斯拉。