使用直流电源,以节省能源 - 和结束对电流的战争

使用直流电源,以节省能源 - 和结束对电流的战争

在大多数建筑物中,包括我们的家园,我们是通过装置和设备内部的直流(DC)工作所包围。我们这些设备插入一个典型的交流电(AC)电源插座,然后交流转换为直流操作装置和设备。转换的这个过程不是100%的效率,而浪费能量。

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,尽管我们生活在一个“交流的世界,”我们发现几乎所有的设备的设备中使用的DC,如前面提到的,转换损耗转换AC到DC或DC到AC结果。虽然功率转换的效率依赖于电流和电压,转换设备通常“额定”从90%到95%实际上可以是低得多的。

如果存在多个转换,例如将AC转换成DC,然后将DC转换回AC,最后在设备内将AC转换成DC,则转换的效率将成倍提高。因此,我们在转换过程中最多浪费了5- 10%的能量,而使用多次转换和效率较低的转换设备则浪费了更多的能量。

AC和DC从一开始就一直在竞争。托马斯·爱迪生(曾拥有1093项发明专利的世界纪录保持者)发明了第一个商用直流电输电系统。在他部署了大约190座发电站之后,一场“潮流之战”开始了。

反对使用DC的是变压器和交流(AC),尼古拉·特斯拉,和乔治·威斯汀豪斯,交流电的支持者的发明者。他们的基本观点是,直流电源不能很远传输,仅围绕英里半,而AC电流可能超过数百英里的情况下进行,并更好地适用于中央发电站。

在“电流战争”有时有讨厌的,但最终AC电源胜出用于发电,输电和配电。

但现在,DC正卷土重来。

提供的电流供电的照片cheyennezj/存在Shutterstock

我们往往忽略或低估的建筑物使用的DC,但我们正处在一个地步DC用途十分广泛和不断增长。对于建筑物采取或部署DC系统将是一个巨大的变化,但一个DC基础设施的好处是非常有说服力,在DC的发展似乎是不可避免的。

以下是观察和现有的或潜在的建筑物使用DC的例子:

这网络-大多数大型IT网络多年来一直通过以太网(PoE)为使用电源的设备提供直流电源。PoE是一种IEEE标准,数据通信和直流电源都通过四对以太网电缆提供给设备。在大多数建筑物中,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的使用已经超越了典型的IT设备,被应用在时钟(不仅可以获得直流电源,还可以从网络时钟获得精确时间)、气体检测、AV室控制器等设备中。

数据中心-数据中心的大部分设备,如服务器、电机和电池使用直流电源。由于数据中心的功率强度,使用直流电源可以带来显著的好处。考虑数据中心中发生的电源转换次数。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内转换回直流电;总共有三次转换。如果我们考虑一个有太阳能的建筑,在逆变器的直流到交流的初始转换,它总共会变成四个。

一些数据中心已经采用了直流架构,在这种架构中,从进入数据中心入口的公用事业公司输入的主要电力交流电被转换成直流,直流电源被分配。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。像Facebook和SAP这样的公司已经在他们的数据中心试验了直流电源。

甲劳伦斯伯克利实验室(LBL)研究表明能量消耗的减少7%和28%的效率增益,DC数据中心比较AC基于数据中心。该LBL研究接着说:“我们还可以确凿地证明到数据中心的行业,直流输送系统是可行的,可以是20%或比目前的AC输送系统更高效,更可靠,并有可能花费的少长跑。”

DC的个人使用- 我们都沉迷于我们的智能手机,平板电脑和笔记本电脑,所有这些都需要由直流电源进行充电,通过USB技术,车载充电器或电源。每个人都用手机需要的直流电源。

可再生能源,电动汽车,存储-建筑物内安装的太阳能电池板可产生直流电,并经常使用逆变器提供交流电。将太阳能板上的直流电转换成交流电来为设备或器具供电,然后再将交流电转换成直流电是低效的。

我们最好使用可再生能源产生的直流电源来直接为尽可能多的直流设备供电。

照明-配备电子镇流器和发光二极管(led)的紧凑型荧光灯比传统白炽灯的效率高出25%。led的优点包括更长的使用寿命,更少的维护和更少的能源消耗,大约13%用于照明。使用直流电将进一步提高led的吸引力,因为无需像目前那样将交流电转换成直流电,成本也会降低。几家照明制造商都有基于直流的LED照明系统。

家电- 大多数日常电器及电子产品的直流电源的内部操作。这包括计算机,电话,电视机,咖啡壶等电机用于诸如制冷,通风或泵送应用被DC基于是显著比基于AC的系统更有效。

直流电力基础设施-阿姆斯特朗,一个地板和天花板的制造商有一个产品称为DC FlexZone。这是一个吊顶悬挂系统,根据传统的吊顶安装方法和24VDC标准,为输送低压直流(DC)电力提供基础设施。

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。

直流电不会取代交流电。建筑业主最终会解决直流和交流电源的问题。一种初步的方法是将一个适度的直流基础设施从基于直流的可再生能源资源分配到可由可再生能源发电完全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。这两种选择都提供了冗余电源(公用电网和可再生能源)和节能改进。

一个关于通过DC的问题是,虽然设备可以由DC被内部供电它们一般制造,并与AC插头/电源出售。在新的建设,这个问题可以通过简单的采购,可容纳直接直流电源的新设备来解决。与现有的建筑改变输出电流设备的齿轮,可以处理直接DC的时机更可能整修期间,依赖于机遇,以及采购和节能减排战略。

直流驱动器仅仅是搭载DC不同类型的建筑设备的数量巨大,事实上,可再生能源也是基于DC。特区的电力基础设施不太关注将它在建筑物中部署和更多的时候。