沉默的家用热水器如何拯救世界

阳光、沙滩、大海、草裙舞可能是大家对夏威夷的第一印象。除开这些，在夏威夷的瓦胡岛上还有一群默默无闻的英雄。它们日夜工作，毫不停歇，帮助人类减少资源消耗。

它们是低调的热水器。

这499台热水器是独家打造，均与物联网相关联，并且都放置在公寓内。创造这些设备的人说这些设备为全球提供了一个蓝图，这个蓝图可以帮助我们减少化石燃料消耗，仅消耗可再生能源，最终拯救地球。

Steffes公司总裁兼董事长Paul Steffes表示：“夏威夷展现了未来的发展趋势，向我们展现了未来几年电力电网在全球范围内的运营情况。”

北达科他州的制造商设计了这499个电器，并称之为电网互动电热存储（GETS）热水器。制造商利用了Microsoft Azure，使热水器可以作为一个巨大的电池。同时热水器在瓦湖岛也要行日常的工作：提供温暖的淋浴，水槽以及洗浴时间。

Paul的公司合作伙伴Mesh Systems在Microsoft Azure中构建了一个连接每个加热器的解决方案，使得信息可以从设备流向云端，再到电网运营商夏威夷电气公司。

Mesh Systems总裁兼首席执行官Richard Baxter说：“我们知道这会改变游戏规则。这是一个对我们十分友好的应用程序。我是可再生能源的狂热粉丝。化石燃料所造成的恶化会越来越严重。我们需要更好的解决方案。”

Steffes说：“电热水器占世界能源住宅需求的40%。家用电器已经配备了能够快速处理过剩能量的电阻器。事实上，过剩的能源是国家和公用事业开发太阳能和风能的最大的技术壁垒。

但是清洁能源，比如太阳能和风力发电，自身具有较大的复杂性。在晴朗的天气里，太阳能电池板和风力涡轮机捕获的能量比电网吸收和调节的要多。发电量过剩的能源可能会超过系统负荷，让系统及其不稳定，破坏敏感设备。

“电网运营商总是面临着实时供应管理的挑战。”Baxter说：“我们都知道可再生能源是具有峰值的，通常都在太阳高照和大风出现的时候。如果没有电网进行储存，这些可再生能源就无法被利用，从而遭到浪费。

为了进行夏威夷的试点项目，Kapolei Lofts的建造者与当地公共事业运营商Hawaiian Electric合作，为GETS Hydro Plus热水器配备499台设备。主要的特点包括它拥有一个绝缘的外壳，可以防止热量扩散几个小时，提高了存储能力，能够使一般的家庭每天都可以使用更多地热能。反过来，这些额外的能量被存储后可以转换成容纳15-25千瓦时的电池以备后患。

同时每个热水器灌上的传感器通过Azure云与夏威夷电力公司沟通，显示出任何时刻热水器内的水位以及精确的加水量，以确保没有人会用完热水。

这些设备是如何集成形成一个大电池的？

这个大电池要如何更好地利用可再生能源？

这些热水器内的水会被加热到超过120度，远高于住宅使用的常温。混合阀会添加冷水进行搅拌，以便可以在水龙头、淋浴头和浴缸中安全使用。

Steffes Hydro Plus热水器连接到Azure云

“单个热水器不会对公共事业造成任何的能量负荷。”Baxter补充说，“只有当你进行聚集，你才可以命令和控制那些有提供电力需求的负载资源的加热器网络，以及整合那些被浪费可再生能源。”

当多云或者空气依然存在，热水器网络就不被允许抽取电网电力，而是从设备中的热存储（过热水）中抽出以提供充足的热水。

“热水器中的嵌入式软件可以通过了解公寓居民使用热水习惯来估计热水的预期用量。”Baxter说：“在考虑到房主的需求后，过多的蓄热能力就会被传送到云端，随后将其聚合传送给电网运营商。”

夏威夷作为试点不仅仅是因为它有着良好的环境。瓦湖岛丰富的太阳和空气流产生了丰富的清洁能源，本地电网运营商也有了充足的动力。夏威夷有一条新法律：直到2045年，夏威夷的公共事业的所有电力销售均来自于干净的可再生资源。

二氧化碳是温室气体之一，它可以在大气中捕获热量，从而增加地球表面温度。当公共事业燃烧化石燃料（包括石油，天然气和煤炭）以及固体废物，树木和木制品时，二氧化碳会释放到大气。夏威夷项目的目标就是以增加智能热水器的数量来遏制这个问题。

美国2014年温室气体排放情况

夏威夷瓦胡岛的风力发电机

在美国本地，已有4500万台电热水器。如果公共事业公司将这些设备连接到云端，就会形成一个巨大的电池，使得风力涡轮机能够旋转并且稳定电网，那么美国就会获得相当于200多家清洁发电场。

在太阳和风的协助下，499台智能热水器正在无声的守护着这个世界。