A medida que las tormentas de invierno y las ondas de calor de verano enfatizan cada vez más las redes eléctricas de la nación, los investigadores de Stevens han desarrollado una nueva forma de identificar las casas mayoría Vulnerable a los apagones, sin siquiera visitarlos.
El momento no podría ser más crítico. Con más de una cuarta parte de las casas de EE. UU. Ya completamente eléctricas, y las instalaciones solares se triplican durante los próximos cinco años, la comprensión de las vulnerabilidades se ha vuelto crítica para la planificación de emergencias y la seguridad pública.
«Estamos corriendo hacia la electrificación para combatir el cambio climático, pero también debemos comprender los riesgos involucrados», dice el profesor de Stevens, Philip Odonkor, quien dirigió el proyecto de investigación. «Entonces, ¿qué sucede con estas casas solares y eléctricas cuando se apaga la energía?»
Fuerza de verano, Blues de invierno
Odonkor, con recientes graduados y compañeros de verano de IA Andrew Majowicz M.eng. ’24 y Chetan Popli MS ’24, se propusieron responder esa pregunta.
En un nuevo estudio publicado en el Journal of Smart Cities and Societyexploran el futuro de las casas estadounidenses electrificadas aprovechando la IA y el análisis de los datos de almacenamiento del Departamento de Energía (DOE).
El equipo profundizó en los patrones de energía de 129,000 casas unifamiliares en ocho estados. Su objetivo? Descubra las «firmas» de energía oculta que distinguen casas completamente electrificadas, aquellas alimentadas por la electricidad, de aquellas que usan una combinación de fuentes de energía.
Sin embargo, no se detuvieron allí. Para las casas de energía mixta identificadas, el equipo también trabajó para identificar exactamente qué electrodomésticos han realizado los cambios a la energía eléctrica y cuáles no.
Después de procesar y analizar el conjunto de datos, el equipo de Odonkor descubrió que las firmas de energía de las casas no solo se distinguían, sino que también otorgaron ideas críticas sobre la resistencia de las casas individuales.
Las casas con energía solar, por ejemplo, demostraron una resiliencia impresionante durante las ondas de calor de verano. Sin embargo, demostraron ser notablemente vulnerables durante las tormentas de invierno; De hecho, las casas totalmente electrificadas eran casi tres veces más vulnerables a las interrupciones de invierno, en comparación con las de la potencia de las fuentes de energía mixtas.
«Piense en Texas en 2021, cuando millones perdieron poder durante una tormenta de invierno», explica Odonkor. «A medida que más casas se vuelven completamente eléctricas, debemos prepararnos para estos escenarios». «Los paneles solares ayudan en el verano, pero no pueden satisfacer las intensas demandas de calefacción que ocurren durante los apagones de invierno».
Nuevos métodos para informar la planificación y la respuesta
El estudio no fue solo un patrón para sus hallazgos; Solo era notable por los innovadores métodos con IA que se utilizaron para realizar los análisis.
El equipo de Odonkor desarrolló nuevos modelos de aprendizaje automático capaces de identificar los sistemas de energía y vulnerabilidades de un hogar individual con más del 95% de precisión, utilizando solo sus patrones de consumo de energía. El nuevo enfoque permite a los servicios públicos y a los respondedores de emergencia identificar hogares en riesgo en vecindarios enteros, sin la necesidad de encuestas o inspecciones invasivas.
«Hasta ahora, en realidad teníamos que ir de puerta en puerta para determinar si una casa era completamente eléctrica», señala Odonkor. «Ahora, podemos identificar automáticamente las casas más vulnerables y al mismo tiempo proteger la privacidad de las personas». «Esto cambiará la forma en que nos preparamos y respondemos al clima extremo, permitiendo una acción más rápida y más específica cuando más se necesita».
Los beneficios potenciales del estudio se extienden más allá de empoderar a los propietarios individuales. A medida que las ciudades trabajan para desarrollar la resiliencia climática, estas nuevas herramientas podrían ayudar a las unidades de servicio de emergencia comunitaria a priorizar las respuestas durante las interrupciones. También podría ayudar a los planificadores urbanos en el desarrollo a largo plazo de un stock de viviendas y vecindarios más resistentes.
Eso es clave, porque las comunidades de todo el país están lidiando con un golpe de un solo golpe de las redes de energía envejecidas sometidas a episodios más frecuentes de clima severo.
A medida que hacemos una transición cada vez más a casas eléctricas para hacer frente al cambio climático, los hallazgos del equipo sirven como advertencia de que necesitaremos implementar estrategias que protejan a los hogares solares y eléctricos vulnerables durante las emergencias invernales.
«El camino hacia las ciudades sostenibles no se trata solo de volverse verde; se trata de mantenerse resistente», enfatiza. «A medida que damos forma al futuro de la vivienda urbana, comprender las vulnerabilidades no es solo un lujo, es esencial mantener a las comunidades seguras».
