تعاون أساتذة كلية الهندسة في Western University مع Joshua Pearce من كلية Ivey Business School، ومرشح الدكتوراه Shafquat Rana وأعضاء الفريق الآخرين، مع Jaime Crncich رئيس شركة Magnus Homes، لتصميم وتطوير نظام سكني موفر للطاقة مبتكر. يجمع هذا النظام بين تقنية الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)، والمضخة الحرارية، وبطارية حرارية بشكل ذكي، لإنشاء منزل كهربائي بالكامل وموفر للطاقة، بهدف القضاء على الاعتماد على الوقود الأحفوري وتحقيق استهلاك طاقة صافي صفر حقيقي.

يتم مراقبة هذا النظام وتجربته كـ"مختبر حي" في منزل من طابقين في Komoka بمقاطعة أونتاريو، حيث يتم توليد البيانات. تظهر النتائج الأولية أن النظام يقلل من فواتير الكهرباء بنسبة 45%، ويخفض انبعاثات الكربون المنزلية بنسبة 55%. تستخدم البطارية الحرارية مواد تغيير الطور مثل الملح أو الشمع لتخزين الطاقة بكفاءة عالية، مما يرفع معدل الاستخدام الذاتي للطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى 60%. من خلال أفضل الممارسات، يحول الباحثون الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية عبر المضخة الحرارية ويخزنونها في البطارية الحرارية، مما يجعل كفاءة الطاقة في المنزل أعلى بأربع مرات من الطرق التقليدية.

"تكلفة الطاقة الشمسية أصبحت الآن أقل من تكلفة الكهرباء من الشبكة، مما يجعلها خيارًا قابلاً للتطبيق ومرغوبًا لمعظم الكنديين"، قال Pearce، "يدمج هذا النظام الألواح الشمسية والمضخة الحرارية والبطارية الحرارية لتوفير الطاقة الحرارية لتدفئة المنزل ومياه الاستخدام اليومي." وأكد Rana أن الهدف هو التحقق من فعالية النظام خلال عام واحد، ثم القضاء على الحاجة إلى الوقود الأحفوري لتدفئة المنازل، وتوسيع النظام إلى كندا وباقي العالم.

قام Rana بتركيب الأسلاك الكهربائية والحساسات في المنزل الجديد، مع تطبيق سهل الاستخدام لمراقبة استخدام الطاقة والكفاءة وتوفير التكاليف في الوقت الفعلي. يبدي Crncich، بصفته باني المنزل وساكنه، اهتمامًا بتوازن إنتاج الطاقة واستهلاكها، معتبرًا أن فهم دور الفرد في استهلاك وإنتاج الطاقة المنزلية أمر حاسم للتنمية المستدامة. وللحصول على مزيد من البيانات، يراقب Rana أيضًا منزلًا مشابهًا آخر غير مجهز بالنظام المتكامل للمقارنة.

أشار Pearce إلى أن المنازل الكهربائية هي المفتاح لتحقيق الاستدامة طويلة الأمد في كندا وحول العالم. باستخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية لتزويد المنازل بالكهرباء، وتحويلها عبر المضخة الحرارية، يمكن تحقيق كفاءة تصل إلى 300% أو أعلى، وهي طريقة أكثر كفاءة لتدفئة المنازل. وأكد Rana أن هذا النهج في إنتاج واستهلاك الطاقة لا يتعلق فقط بالراحة وانخفاض فواتير الكهرباء، بل يتعلق أيضًا بإنقاذ كوكب الأرض ومواجهة تغير المناخ.