Da Winterstürme und Sommerhitzeswellen die Machtnetze der Nation zunehmend betonen, haben die Forscher von Stevens einen neuen Weg entwickelt, um die Häuser zu identifizieren am meisten Anfällig für Stromausfälle – ohne sie zu besuchen.
Das Timing könnte nicht kritischer sein. Mit mehr als einem Viertel der US -Häuser bereits voll elektrisch und Solaranlagen in den nächsten fünf Jahren dreifach, ist das Verständnis der Schwachstellen für die Notfallplanung und die öffentliche Sicherheit von entscheidender Bedeutung.
„Wir fahren in Richtung Elektrifizierung, um den Klimawandel zu bekämpfen, aber wir müssen auch die damit verbundenen Risiken verstehen“, sagt Stevens Professor Philip Odonkor, der das Forschungsprojekt leitete. „Also, was passiert mit diesen Solar- und Elektrohäusern, wenn die Leistung ausgeht?“
Sommerstärke, Winterblues
Odonkor mit Absolventen und KI -Sommerkollegen Andrew Majowicz M.Eng. ’24 und Chetan Popli MS ’24 machten sich daran, diese Frage zu beantworten.
In einer neuen Studie, die in der veröffentlicht wurde Journal of Smart Cities and SocietySie untersuchen die Zukunft elektrifizierter amerikanischer Häuser, indem sie die KI nutzen und die Gebäudestockdaten (Department of Energy) analysieren.
Das Team grub tief in die Energiemuster von 129.000 Einfamilienhäusern in acht Bundesstaaten ein. Ihr Ziel? Entdecken Sie die „Signaturen“ der versteckten Energie, die vollständig elektrifizierte Häuser unterscheiden – diejenigen, die ausschließlich mit Strom angetrieben werden – von denen, die eine Mischung aus Energiequellen verwenden.
Sie hörten hier jedoch nicht auf. Für identifizierte Häuser mit gemischten Energie arbeitete das Team auch daran, genau zu bestimmen, welche Geräte die Verlagerungen zur elektrischen Leistung vorgenommen haben und welche nicht.
Nach der Verarbeitung und Analyse des Datensatzes stellte das Team von Odonkor fest, dass die Energiesignaturen von Homes nicht nur unterscheidbar waren, sondern auch kritische Einblicke in die Widerstandsfähigkeit einzelner Häuser gewährten.
So zeigten beispielsweise in solarbetriebene Häuser eine beeindruckende Belastbarkeit bei Sommer-Hitzewellen. Sie erwiesen sich jedoch bei Winterstürmen als bemerkenswert verletzlich; In der Tat waren vollständig elektrifizierte Häuser fast dreimal anfälliger für Winterausfälle im Vergleich zu den Zeichnen von Mischenergiequellen.
„Denken Sie im Jahr 2021 an Texas, als Millionen während eines Wintersturms die Macht verloren haben“, erklärt Odonkor. „Wenn mehr Häuser voll elektrisch werden, müssen wir uns auf diese Szenarien vorbereiten.“ „Sonnenkollektoren helfen im Sommer, aber sie können die intensiven Heizanforderungen, die während Winter -Stromausfällen auftreten, nicht erfüllen.“
Neue Methoden zur Information von Planung und Reaktion
Die Studie war nicht nur für ihre Ergebnisse einen Weg; Es war nur bemerkenswert für die innovativen KI-betriebenen Methoden, die zur Durchführung der Analysen verwendet wurden.
Das Team von Odonkor entwickelte neuartige maschinell-lernende Modelle, die die Energiesysteme und Schwachstellen eines einzelnen Hauses mit über 95% Genauigkeit identifizieren können, wobei nur seine Energieverbrauchsmuster verwendet werden. Der neue Ansatz ermöglicht es Versorgungsunternehmen und Rettungskräften, gefährdete Haushalte in ganzen Stadtteilen zu bestimmen, ohne invasive Umfragen oder Inspektionen erforderlich zu machen.
„Bis jetzt mussten wir tatsächlich von Tür zu Tür gehen, um festzustellen, ob ein Haus voll elektrisch war“, bemerkt Odonkor. „Jetzt können wir automatisch die am stärksten gefährdeten Häuser identifizieren und gleichzeitig die Privatsphäre der Menschen schützen.“ „Dies wird die Art und Weise verändern, wie wir uns auf extremes Wetter vorbereiten und darauf reagieren, schneller und gezieltere Maßnahmen ermöglichen, wenn es am dringendsten benötigt wird.“
Die potenziellen Vorteile der Studie gehen über die Stärkung einzelner Hausbesitzer hinaus. Da Städte daran arbeiten, die Widerstandsfähigkeit der Klima aufzubauen, könnten diese neuen Tools dazu beitragen, dass Emergency-Service-Einheiten die Antworten bei Ausfällen priorisieren. Es könnte auch städtische Planer bei der langfristigen Entwicklung von widerstandsfähigeren Wohnungsnutzungsbeständen und Nachbarschaften helfen.
Das ist der Schlüssel, denn die landesweiten Gemeinschaften tragen sich mit einem Zwei-Zwei-Schlag von Alterungsnetzgittern, die häufigere Episoden von Unwetter ausgesetzt sind.
Während wir zunehmend zu Elektrohäusern wechseln, um mit dem Klimawandel umzugehen, dienen die Ergebnisse des Teams als Warnung, dass wir Strategien implementieren müssen, die schutzbedürftige Solar- und elektrische Haushalte während Winternotfällen schützen.
„Auf dem Weg zu nachhaltigen Städten geht es nicht nur darum, grün zu werden. Es geht darum, belastbar zu bleiben“, betont er. „Da wir die Zukunft des städtischen Wohnraums gestalten, ist es nicht nur ein Luxus, Schwachstellen zu verstehen – es ist wichtig, die Gemeinden sicher zu halten.“
