然而，大多数建筑脱碳模型都没有考虑到供暖或制冷能源需求的季节性波动。这使得很难预测最终转向更清洁的建筑全电供暖对国家电网意味着什么，尤其是在能源使用高峰时期。

波士顿大学公共卫生学院(BUSPH)、哈佛大学陈公共卫生学院(Harvard Chan School)、俄勒冈州立大学(OSU)和非营利组织家庭能源效率小组(HEET)的研究人员进行了一项新的研究，研究了能源需求的季节性变化，发现每月的能源消耗变化很大，在冬季最高。

发表在科学报告该研究提出了多种建筑电气化情景的新模型，并发现，如果建筑物转向低效率的电气化供暖，目前的可再生能源将难以满足冬季能源需求的季节性激增。

研究结果强调，建筑物需要安装更高效的家庭供暖技术，如地源热泵。

“我们的研究揭示了建筑能源需求的波动程度，以及在建筑电气化时使用极其高效的加热技术的好处，”研究负责人和通讯作者，BUSPH环境健康助理教授Jonathan Buonocore博士说。“从历史上看，建筑能源需求的波动主要由天然气、石油和木材控制，所有这些都可以全年储存并在冬季使用。电气化建筑，以及支持它们的电力系统，必须提供同样的服务，在冬季提供可靠的供暖。更高效的电加热技术将减少电网的电力负荷，并提高非燃烧可再生能源满足这种加热需求的能力。”

在这项研究中，Buonocore及其同事分析了2010年3月至2020年2月的建筑能源数据，发现美国的月平均能源消耗总量——基于当前化石燃料的使用，以及未来冬季的用电量——变化了1.6倍，5月需求最低，1月需求最高。

研究人员用他们所谓的“猎鹰曲线”来模拟这些季节性波动，因为月度能源消耗变化的图表代表了猎鹰的形状。数据显示，冬季供暖需求推动能源消耗在12月和1月达到最高水平，7月和8月因降温而达到二次高峰，4月、5月、9月和10月最低。

研究人员还计算了额外的可再生能源的数量，特别是风能和太阳能，这些能源需要产生才能满足电力需求的增加。如果没有存储、需求响应或其他策略来管理电网负荷，以满足冬季供暖高峰，建筑物将需要1月份增加28倍的风力发电或1月份增加30倍的太阳能发电。

但是有了更高效的可再生能源，如空气源热泵(ASHPs)或地源热泵(GSHPs)，建筑物只需要增加4.5倍的冬季风力发电，或36倍的太阳能发电，从而使猎鹰曲线“变平”，因为电网上的新能源需求减少。

这项研究的合著者、俄勒冈州立大学工程学院助理教授Parichehr Salimifard博士说:“这项工作确实表明，需求侧和供给侧的技术在脱碳方面都发挥着重要作用。”她说，这些技术在能源供应方面的例子是地热建筑供暖和可再生能源技术，这些技术可以随时提供能源，比如可再生能源与长期储存相结合，各种规模的分布式能源(DERs)，以及尽可能的地热发电。“这些可以与需求侧的技术相结合，例如建筑物中的被动和主动建筑节能措施，调峰和建筑物中的储能。这些建筑级技术既可以通过降低基线和最大能源需求来降低整体建筑能源需求，也可以平滑建筑能源需求的波动，从而使猎鹰曲线变得平坦。”

“猎鹰曲线让我们注意到建筑电气化技术的选择与建筑电气化对电网的影响之间的关键关系，”该研究的合著者、非营利气候解决方案孵化器HEET的联合执行董事Zeyneb Magavi说。

Magavi提醒说，这项研究还没有根据特定技术的季节性效率曲线来量化这种关系，也没有根据更细粒度的时间尺度或区域来量化这种关系，也没有评估各种有助于应对挑战的策略和技术。所有这些都必须在脱碳规划中加以考虑。

然而，Magavi说，这项研究清楚地表明，“使用热泵技术(空气源、地源和网络)的战略组合，以及长期能源储存，将帮助我们更有效、经济和公平地为建筑物供电。”猎鹰曲线向我们展示了一条通往清洁、健康能源未来的更快道路。”

“我们的研究清楚地表明，当考虑到在猎鹰曲线中明显的能源消耗的季节性波动时，我们的建筑电气化的动力必须与节能技术的承诺相结合，以确保建筑脱碳努力最大限度地提高气候和健康效益，”该研究的资深作者约瑟夫·g·艾伦博士说，他是哈佛大学陈学院暴露评估科学副教授和健康建筑项目主任。

Buonocore说:“我们在这里的工作展示了一条建设电气化的途径，避免了对化石燃料的依赖，避免了可再生燃料的燃烧，这些燃料仍然会产生空气污染，并可能使空气污染暴露的差异长期存在，尽管是气候中性的。”“避免这样的问题是公共卫生专家参与能源和气候政策制定的重要原因。”