使用直流电源来节约能源,并结束对电流的战争
在大多数建筑中,包括我们的家,我们周围都是内部使用直流(DC)的设备和设备。我们将这些设备插入一个典型的交流(AC)插座,然后将交流电转换为直流电来操作设备和设备。这种转换过程不是百分之百的效率,而且浪费能源。
许多新建的建筑正在使用可再生能源,如太阳能,它可以产生直流电力。与直流供电设备的大量建筑,并与直流一代现在利用在许多新结构,我们需要看看建筑分布式直流电源的使用和方法消除转换浪费,从而最大限度地使用可再生能源产生的直流电源。
然而,当我们生活在一个“交流世界”中,我们发现几乎所有的设备都在设备内部使用直流,正如前面提到的,将交流转换为直流或直流转换为交流会导致转换损耗。虽然功率转换的效率取决于电流和电压,但转换设备通常“额定”为90%到95%,实际上可能要低得多。
如果设备内部存在多种转换,如将交流电转换为直流电,再将直流电转换为交流电,再将交流电转换为直流电,则会增加转换效率。所以我们最多在转换过程中浪费了5%到10%的能量在多次转换和效率较低的转换设备中浪费的能量更多。
从一开始,交流电和直流电就一直在竞争。托马斯·爱迪生(曾拥有1093项发明专利的世界纪录)开发了第一个使用直流(DC)的商用电力传输系统。在他部署了大约190个发电站后,一场“电流战争”开始了。
反对使用直流电的是变压器和交流电(AC)的发明者尼古拉·特斯拉和交流电的支持者乔治·西屋斯。他们的基本观点是,直流电不能传输很远,只有大约1.5英里,而交流电可以传输数百英里,更适合中央发电站。
“电流之战”有时很激烈,但最终交流电在发电、输电和配电方面取得了胜利。
但现在,DC正在卷土重来。
由公司提供的电流电源照片cheyennezj/在上面
我们往往会忽视或低估建筑物中直流电源的使用,但我们正处在直流电源的广泛使用和增长的阶段。对于建筑来说,采用或部署直流系统将是一个巨大的变化,但直流基础设施的好处是非常有说服力的,而且直流的增长似乎是不可避免的。
以下是建筑物现时或可能使用区议会的观察及例子:
这网络-大多数大型IT网络多年来一直使用PoE (power over Ethernet)为设备提供直流电源。PoE是一种IEEE标准,通过四对以太网电缆为设备提供数据通信和直流电源。在大多数建筑中,可能已经有了用于直流配电的IT网络或基础设施。PoE设备通常包括IP电话、Wi-Fi接入点、视频监控摄像头、门禁读卡器、远程以太网集线器和交换机。PoE的使用已经超出了典型的IT设备,并被用于时钟(不仅获得直流电源,还从网络时钟获得准确时间)、气体检测、AV室控制器等设备。
数据中心—数据中心的服务器、电机、电池等大部分设备使用直流电源。由于数据中心的电力强度,使用直流电源可以带来显著的好处。请考虑数据中心中发生的能量转换的数量。我们把输入的交流电在UPS上转换成直流电,然后再转换回交流电,最后在每个服务器的电源中再转换回直流电;总共三次转换。如果我们考虑一个使用太阳能的建筑,在逆变器处将直流转换为交流,它就变成了四个。
一些数据中心采用了直流架构,数据中心入口处的公用设施将主交流电源转换为直流电源,然后分配直流电源。这种方法的好处是3倍:(1)更少的功率损耗在多个交流直流和直流到交流的转换,导致减少了能源消耗,(2)减少直流基础设施所需的空间,因为设备,因为设备可以直接连接到备份电池,和(3)减少冷却需求。Facebook和SAP等公司已经在其数据中心试用了直流电源。
劳伦斯伯克利实验室(LBL)的一项研究表明,与基于交流的数据中心相比,直流数据中心的能耗降低了7%,效率提高了28%。LBL的研究还表示:“我们还能够向数据中心行业最终证明,直流传输系统是可行的,比目前的交流传输系统效率更高20%,更可靠,而且从长远来看,成本可能更低。”
区议会的个人用途-我们都对智能手机、平板电脑和笔记本电脑上瘾,它们都需要通过USB技术、汽车充电器或电源来充电。每个有手机的人都需要直流电源。
可再生能源,电动汽车,储能—已安装在建筑物内的太阳能电池板产生直流电,多采用逆变器提供交流电。将太阳能电池板上的直流电转换成交流电,为设备或设备供电,然后再将交流电转换成直流电,效率很低。
我们最好使用可再生能源产生的直流电来直接为尽可能多的直流电设备供电。
照明-采用电子镇流器和发光二极管(led)的紧凑型荧光灯照明比传统白炽灯照明效率高25%。led的好处包括更长的使用寿命,更少的维护和更低的能源消耗,在照明方面大约降低了13%。使用直流电源将进一步提高led的吸引力,因为它消除了目前将交流电源转换为直流电源的需要和成本。一些照明制造商已经有了基于直流的LED照明系统。
电器-大多数日常电器和电子产品在内部使用直流电源。这包括电脑、电话、电视、咖啡机等。用于制冷、通风或泵送等应用的直流电机的效率明显高于基于交流的系统。
直流电力基础设施-阿姆斯特朗,地板和天花板制造商有一个产品称为DC FlexZone。这是一种吊顶悬挂系统,在传统吊顶安装惯例和24VDC标准的基础上,为输送低压直流(DC)电源提供了基础设施。
标准——出现联盟,一个行业协会与工业和研究所成员集中在直流技术和标准的发展,他们已经开发了一个标准的商业建筑(24伏直流电),以及一个标准的数据中心(380伏直流电),并可能会实现一个标准对住宅市场。
直流电源不会侵占交流电网。建筑业主最终将解决直流和交流电源的问题。一个初步的方法可能是将适度的直流基础设施从基于直流的可再生能源分配到由可再生能源发电专门支持的直流供电设备。另一种方法,比上一个更广阔的,是老板去“所有”,这是交流的主要饲料的效用和转换服务的入口处有一次然后从效用和可再生能源分布式直流电源犀利了、能覆盖整座直流基础设施。这两种方案都提供了冗余电源(公用事业电网和可再生能源)和能源效率的提高。
关于采用直流的一个问题是,虽然设备内部可能由直流供电,但它们通常使用交流插头/电源供应制造和销售。在新建筑中,这个问题可以通过简单地购买可以容纳直接直流电源的新设备来解决。对于现有建筑来说,将现有设备更换为可以处理直流直流电的设备的时机更可能取决于翻修期间的机会,以及采购和节能策略。
直流电的驱动仅仅是由直流电驱动的大量不同类型的建筑设备,以及可再生能源也是基于直流电的事实。基于直流的电力基础设施不是关于它是否会部署在建筑物中,而是关于何时部署。