211service.com
Neliels ieskats atjaunojamo energoresursu nacionālajā tīklā
Jaunas 135 miljonu ASV dolāru pētniecības iestādes mērķis ir atrisināt mīklu: kā valstis var sagatavoties enerģētikas sistēmai, kas lielā mērā ir atkarīga no atjaunojamās enerģijas? Tas var arī pārbaudīt veidus, kā uzlabot uzticamību stresa apstākļos, piemēram, kad pieprasījums pieaug vasarā, jo gaisa kondicionēšanas slodze apliek tīklu.
Režģī: NREL vecākais zinātnieks Kenijs Gručalla pārbauda ātruma lauku no vēja turbīnas simulācijas, izmantojot 3-D modeli Enerģētikas sistēmu integrācijas iestādē Golden, Kolorādo.
Tā kā vēja un saules enerģija tiek piegādāta periodiski, tie rada problēmas tīkla operatoriem. Tiešsaistē ir pieejamas arī citas jaunas enerģijas tehnoloģijas, tostarp elektriskie transportlīdzekļi, enerģijas uzglabāšana, efektīvas ēkas, kas samazina enerģijas patēriņu maksimālās slodzes laikā, kā arī maza mēroga dabasgāzes ģeneratori un kurināmā elementi. Šo tehnoloģiju integrēšana plašā mērogā rada problēmas tīkla operatoriem.
The Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija (NREL) Golden, Kolorādo, izveidoja Energosistēmu integrācijas mehānisms (ESIF), lai saprastu, kā vislabāk izmantot daudzveidīgākas energosistēmas daļas. Izmantojot superdatoru un jaudas aprīkojumu, kas objektā var izveidot megavatu mēroga mini tīklu, produktu inženieri un komunālie uzņēmumi var simulēt jauno tehnoloģiju ietekmi, neradot problēmas funkcionējošiem tīkliem.
Reģioni ar augstu vēja un saules enerģijas procentuālo daudzumu tagad paļaujas uz ikdienas prognozēm un rezerves fosilā kurināmā spēkstacijām, lai nodrošinātu uzticamu pakalpojumu. Taču, tiklīdz atjaunojamā enerģija ir vairāk nekā 20 procenti no jaudas, tīkla plānotājiem ir nepieciešami sarežģītāki rīki, saka. Bendžamins Kroposkis , NREL energosistēmu integrācijas direktors. Mēs redzējām šo lielo maiņu. Ja mums izdodas sasniegt izmaksu mērķus atsevišķām tehnoloģijām, ko tad darīt? Viņš saka, ka jums jāsāk veikt sistēmu integrāciju.
NREL analīze Pagājušajā gadā publicētajā pētījumā konstatēts, ka, izmantojot elastīgāku sistēmu, ASV līdz 2050. gadam varētu iegūt 80 procentus no elektroenerģijas no esošajām atjaunojamās enerģijas tehnoloģijām (skatiet sadaļu The U.S. Could Run on 80 Percent Renewable Electricity līdz 2050. gadam). Vācijā un Dānijā jau ir aptuveni 20 procenti atjaunojamās elektroenerģijas, un Vācija plāno līdz 2050. gadam sasniegt aptuveni 80 procentus atjaunojamās enerģijas gan elektroenerģijas, gan transporta jomā.
ESIF ir unikāls ar to, ka tajā ir 15 dažādas laboratorijas, kas ļauj zinātniekiem pārbaudīt, kā elektroenerģijas tīkls integrējas ar kurināmo un apkures infrastruktūru, saka Kroposkis. Tam ir arī uz vietas esošais superdators, kas palīdz pētniecībai. Varētu izstrādāt eksperimentu, lai noskaidrotu, cik efektīvi jauna veida kurināmā elementi nodrošinātu gan elektrību, gan apkuri ēkām. Vai arī futūristiskākā scenārijā vēja un saules enerģijas pārpalikums varētu ražot sintētisko gāzi no ūdeņraža un oglekļa dioksīda atkritumiem — tīkla operatori pēc tam izmantotu dabasgāzes infrastruktūru šīs enerģijas uzglabāšanai, viņš saka.
Simulācijas rīki ir paredzēti, lai paātrinātu enerģijas tehnoloģiju ieviešanu. Komunālie uzņēmumi ir piesardzīgi pret nepārbaudītu produktu izvietošanu savos tīklos, kas ir ilgstoša biznesa problēma viedtīkla jaunizveidotiem uzņēmumiem, kuru mērķauditorija ir komunālo pakalpojumu klienti. ESIF var izveidot detalizētu utilīta specifiskā tīkla modeli un pēc tam pārbaudīt faktisko aparatūras produktu veiktspēju, salīdzinot ar šiem datiem.
Piemēram, pašvaldības komunālajam uzņēmumam Sakramento, Kalifornijā, ir mājokļu nodaļa, kurā lielākajai daļai māju jumta ir saules paneļi. Tam ir sadalītas uzglabāšanas vienības, lai kompensētu sprieguma kritumus, kad mākoņi iet pāri. Izmantojot detalizētu šīs shēmas datormodeli, ESIF inženieri var pārbaudīt, vai lētāki saules enerģijas invertori varētu atrisināt problēmu. Kroposkis saka, ka jums nav jāveido pilna mēroga kopija un jāintegrē ar reālu sistēmu, pirms tiek noskaidrotas daudzas kļūdas.
ESIF superdators veiks sarežģītas analīzes, piemēram, vēja turbīnu izvietošanas simulāciju tūkstošiem vietu, kā arī uzlabotas vizualizācijas. Iekārtai ir ieskaujošs displejs, kurā zinātnieks var stāvēt trīsdimensiju attēlā, lai, piemēram, pārbaudītu ķīmiskās saites jaunos fotoelektriskos materiālos vai mainītu vēja turbīnu masīva soli, lai optimizētu enerģijas uztveršanu. Spēja pārvietoties un mijiedarboties ar saviem datiem ļauj gūt ieskatu, ko, iespējams, nevar redzēt plakanā ekrānā vai vienkāršā diagrammā, saka Stīvens Hamonds , NREL skaitļošanas zinātnes centra direktors.
Pāreja uz valsts elektrisko sistēmu, ko darbina galvenokārt no atjaunojamiem avotiem, visticamāk, prasīs gadu desmitus un lielas izmaiņas komunālo pakalpojumu noteikumos (skatiet Vai komunālie pakalpojumi izmantos sadalīto enerģiju?). Tuvākajā laikā tāda iekārta kā ESIF var testēt izplatītus tīkla produktus vietējos vai reģionālajos tīklos. Piemēram, tas varētu pārbaudīt liela skaita elektrisko transportlīdzekļu un jumta saules paneļu ietekmi vienā apkaimē.
Pirmais laboratorijas lietotājs Kolorādo Uzlabotā enerģija jūnijā sāka testēt savu komunālo pakalpojumu mēroga saules enerģijas invertoru, un arī ASV Aizsardzības departaments plāno pārbaudīt sistēmas degvielas samazināšanai.