ERCOT Electricity Shortfalls and Building Sector Retrofits During Winter Storm Uri

Core Concepts

Building sector retrofits can mitigate ERCOT electricity shortfalls during extreme weather events like Winter Storm Uri.

Abstract

ERCOT faced significant electricity shortfalls during Winter Storm Uri, impacting infrastructure and causing power outages. The study analyzed the energy performance of residential and commercial buildings in ERCOT. Retrofit scenarios with efficiency upgrades, electrification upgrades, and combined efficiency + electrification upgrades were modeled. The electrification scenario with air-source heat pumps (ASHPs) increased peak demand during the storm due to diminishing ASHP efficiency at very low temperatures. The efficiency package reduced peak demand on storm days significantly. The efficiency + electrification package lowered peak demand as well. Overall, these scenarios could lower summer daily peak demand and annual electricity consumption. Building heating demand in Texas is sensitive to cold temperatures due to inefficient building envelopes and reliance on electric heating systems. ASHPs' efficiency decreases as outdoor temperatures drop, leading to increased demand for electric resistance heating systems during severe cold weather events.

Stats

家庭と商業ビルの電力需要は、冬の嵐Uri中にピークを迎えました。
電化シナリオでは、ピーク需要が増加し、効率が低下しました。
効率パッケージは、嵐の日にピーク需要を大幅に削減しました。
効率+電化パッケージもピーク需要を削減しました。
これらのシナリオは夏のデイリーピーク需要と年間電力消費量を低下させる可能性があります。

Quotes

"ASHP systems would have been particularly effective at reducing daily peak demand during summer months by delivering efficiency improvements over legacy air conditioning equipment."
"During Winter Storm Uri, the electrification upgrade package would have increased peak demand to 117.5 GW from 88.7 GW for the baseline scenario."
"The efficiency package would have reduced total 2021 ERCOT electricity consumption by 5.9% and dampened the effect of both cold and hot temperatures on electricity demand."

Key Insights Distilled From

Assessing the Potential for Building Sector Retrofits to Mitigate ERCOT Electricity Shortfalls During Winter Storm Uri

by Matthew J. S... at arxiv.org 03-05-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.01027.pdf

Deeper Inquiries

質問1

建物部門のリフォームを大規模に促進するためには、次のような方法が考えられます。

政府や地方自治体からの補助金や税制優遇措置を提供して、建物所有者がエネルギー効率向上や電化への投資を行いやすくする。
銀行や金融機関と協力し、低利子ローンプログラムを設立してリフォームプロジェクトに資金提供する。
エネルギーサービス会社とパートナーシップを結んで、建物所有者に対して無料エネルギーアセスメントや効率改善計画の提供を行う。
建築業界と連携し、技術革新や最新のエネルギー効率技術へのアクセスを支援する。
これらの取り組みは、建物部門全体でエネルギー消費量を削減し、グリッド信頼性向上に貢献します。

質問2

ERCOTで電気暖房機器導入率が高まることに伴う潜在的な欠点や課題は以下です。

極端な寒冷地域では外気温度が低下した際に電気暖房システムが非常に多くの電力消費量を必要とし、ピーク需要増加および電力不足リスクが高まる可能性がある。
冬季ピーク需要時に発生する追加需要は再生可能エネルギー源だけでは十分対応しづらくなり、火力発電所等従来型発電手段へ依存度増加も考えられる。
高い需給バランスコストおよび送配電インフラ整備コストかかることから運用面でも課題あり。

質問3

建築被覆材技術の進歩は以下のような形で極端天候時の電力不足緩和に寄与します。

優れた断熱材料・窓・屋根材料等使用：良好な断熱性能及び保温性能確保。これら施策実施されている場合冬期間中でも室内温度安定化し暖房装置稼働回数削減可能。

結果的見究竟夏季期間中も空調装置稼働回数抑制され年間通じて一定レベル以上省エネ化達成可
このような取り組みはビルディングセクター全体で消費量削減及びグリッド信頼性強化両面から有益です。