Spēks Tautai

Saulainajā Kalifornijā ir pēcpusdienas vidum, un jūsu komanda cenšas pabeigt prezentāciju, kas ļauj panākt vienošanos, kad BAM! jauda samazinās. Jūs esat nokļuvis nepārtrauktā aptumšā, ko štata regulatori ir noteikuši, jo karstuma vilnis iedarbina miljoniem gaisa kondicionētāju. Rezerves akumulatori dos jums pietiekami daudz laika, lai izslēgtu sistēmu, taču varat aizmirst par prezentācijas pabeigšanu. Gaismas izslēgtas, vai ne?

Ne tad, kad atdzīvojas pāris ledusskapja izmēra turbīnas jūsu biroja aizmugurē, pārveidojot dabasgāzi vienmērīgā elektronu plūsmā, lai birojs turpinātu dungot. Sistēmas, piemēram, šīs mikroturbīnas, kā arī kurināmā elementi, kas iegūst elektroenerģiju no degvielas, to nesadedzinot, maina enerģijas spēles noteikumus. Jums vairs nav jāpaļaujas uz monopolistisku lietderību, kas var uzskatīt jūs un jūsu vajadzības pēc varas kā pašsaprotamu.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2001. gada maija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Arī šie mikroelektroenerģijas ģeneratori ir paredzēti ne tikai avārijas dublēšanai. Tie var nodrošināt augstākas kvalitātes jaudu 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, nekā jūs varat iegādāties no vietējā komunālā uzņēmuma. Pievienojiet kādu no šīm sistēmām, un jūs izvairīsieties no datora avārijas sprieguma lēcieniem un kritieniem, kas sabojā elektrību, kas izplūst no dārza sienas rozetes. Un mikrojauda nozīmē, ka varat atteikties no tīkla, kad elektroenerģijas cenas pieaug, vai pat nopelnīt papildu naudu, eksportējot enerģiju saviem kaimiņiem. Izplatiet pietiekami daudz mikrojaudas visā tīklā, un pats tīkls sāks apgūt trikus, kas reģiona mēroga elektroenerģijas padeves pārtraukumus varētu padarīt par nepatīkamu atmiņu.

Premium sula

Pieaugot mūsu atkarībai no elektriskām un elektroniskām sistēmām, daudziem uzņēmumiem un patērētājiem ir nepieciešama labāka veiktspēja nekā 99,9 procentu uzticamība, ko nodrošina vietējais elektrotīkls. Šiem prasīgajiem lietotājiem ir nepieciešama tā, ko komunālie pakalpojumi sauc par augstākās kvalitātes jaudu: tīra, augstākās kvalitātes elektriskā sula, kas plūst bez traucējumiem. Ražotājiem, bankām, telekomunikāciju pakalpojumu sniedzējiem — gandrīz jebkuram uzņēmumam, kas ir atkarīgs no datoriem vai digitālā aprīkojuma, piemēram, tīmekļa serveriem un maršrutētājiem, ir nepieciešama augstākā līmeņa jauda. Un vienīgais drošais veids, kā to iegūt, piekrīt enerģētikas speciālisti, ir to ģenerēt pašam.

Rūpnieciskās darbības jau sen ir darījušas tieši to, taču dzīvojamie vai komerciālie lietotāji nevarēja apmierināt savas vajadzības, izmantojot pieejamās mazās energosistēmas: dīzeļģeneratori, kas uztur slimnīcas dzīvu, ir pārāk skaļi un netīri priekšpilsētas apkaimē. Saules enerģija kļūst lētāka, taču tā ne vienmēr var nodrošināt kilovatus. Ne tas, ka šīs tehnoloģijas varētu radīt lielas pārmaiņas, jo štatu likumi lika lielākajai daļai elektroenerģijas patērētāju pieslēgt vietējo pakalpojumu. Atcelšana to visu maina, atbrīvojot patērētājus un atraisot investīciju un inovāciju straumi. Pirmie šī tehnoloģiju attīstības viļņa produkti ir tīras, klusas un uzticamas mikroturbīnas, kas izstrādātas 1960. gados, lai nodrošinātu elektrisko jaudu gaisa kondicionēšanas un cirkulācijas sistēmām lidmašīnās. Tie nonāca patērētāju tirgū 1990. gadu sākumā, pateicoties Rosen Motors, uzņēmumam, ko izveidoja Compaq Computer līdzdibinātājs Bens Rozens, lai izveidotu ar turbīnu darbināmus hibrīda elektriskos automobiļus.

Tomēr Rozena uzņēmums apsteidza savu laiku, un tas samaksāja cenu, saliekot savu darbību 1997. gadā, tieši pirms Toyota un Honda Japānā izlaida gāzes un elektriskos hibrīdus. Pagājušajā gadā Japānas automobiļu giganti uz Ameriku atveda hibrīdus, liekot Detroitai pārsteidzīgi izstrādāt savus hibrīdautomobiļus.

Lai gan uzņēmuma autobūves uzņēmums sabruka, tā mikroturbīnas enerģijas avots darbojas citā Rozena uzņēmumā: Čatsvortā, Kalifornijā bāzētajā Capstone Turbine. Capstone 30 kilovatu mikroturbīna darbojas tāpat kā vairākus simtus megavatu dabasgāzes spēkstacijas, kas atbalsta elektrisko tīklu. Aizdedzina degvielu (dabasgāzi, benzīnu, petroleju — gandrīz visu, kas deg), un strauji izplešas sadegšanas gāzes spiež turbīnas lāpstiņas griezt rotoru un ražot elektrību. Mikroturbīnu izplūdes gāzēs ir tikai aptuveni trīs daļas uz miljonu smogu veidojošo slāpekļa oksīdu — aptuveni simts reižu mazāk nekā dīzeļģeneratoros — un praktiski nav kvēpu.

Un mikroturbīna ir gatava veikt attālumu bez izdegšanas, pateicoties gaisa gultņiem, kas peld turbīnu uz turbulentas gaisa plēves, kuras biezums ir tikai divi mikrometri. Gaisa gultņiem nav berzes un nodiluma, pat ja ātrums ir lielāks par 1500 apgriezieniem sekundē Capstone turbīnā, kas sadedzinātu ieeļļotos gultņus.

Kurināmā elementu spēkstacijas darbosies vēl vienmērīgāk un lētāk, jo tās ir cietā stāvoklī: kurināmā elementi nevis sadedzina ogļūdeņražus, bet izmanto tvaiku un katalizatorus, lai atbrīvotu degvielas ūdeņraža atomus un atdalītu elektronus. Izvairīšanās no sadegšanas un apiešanas mehānikas padara šo tehnoloģiju tīru un efektīvu: kurināmā elementi, kas darbojas ar dabasgāzi, praktiski neizdala slāpekļa oksīdu un pārvērš 40 procentus no degvielas enerģijas elektroenerģijā (par trešdaļu vairāk nekā mikroturbīna). Izšķērdētās enerģijas iegūšana, izmantojot kurināmā elementa karstā ūdens blakusproduktu, lai sasildītu ēkas gaisu un ūdeni, palielina kopējo energoefektivitāti līdz 80 procentiem vai vairāk.

Tiek izstrādāts vismaz pusducis kurināmā elementu veidu elektroenerģijas ražošanai. Labākā cerība uz mazākām, lētākām vienībām ir vieglā, kompaktā versijā, kuras pamatā ir struktūra, kas pazīstama kā protonu apmaiņas membrāna. Šī ir tehnoloģija, par kuru mēs varam pateikties auto industrijai; Ford, DaimlerChrysler un Toyota iegulda miljardus, lai padarītu šo degvielas elementu veidu pietiekami jaudīgu un lētu, lai aizstātu iekšdedzes dzinēju ( skat Piepildiet ar ūdeņradi , TR 2000. gada novembris/decembris ).

Tehnoloģijai izplatoties no automobiļu rūpniecības, virkne jaunuzņēmumu, tostarp Ballard Power Systems of Burnaby, British Columbia un Plug Power of Latham, NY, virza protonu apmaiņas membrānas tehnoloģiju stacionārai enerģijas ražošanai. Mērķis ir 1 līdz 15 kilovatu spēkstacijas, lai ģimene varētu pasludināt neatkarību no elektrotīkla; lielākas vienības, no 60 līdz 250 kilovatiem, darītu to pašu birojiem. Lai gan šiem uzņēmumiem ir agresīvi mārketinga plāni, realitāte inženierijas šķēršļu veidā ir sākusi iejaukties. Plug Power un tā mārketinga partneris General Electric plānoja būt pirmie, kas šogad piedāvās tūkstošiem dzīvojamo vienību. Tomēr vienību projektēšana nepārtrauktai darbībai bez traucējumiem ir negaidīti sarežģīta, un tagad Plug Power plāno ieviest komerciālas degvielas elementu sistēmas 2002. gada pirmajā pusē.

Elektriskais drošības tīkls

Micropower atrod dažus no saviem pirmajiem lietojumiem attālinātās darbībās, kurām nav pietiekama piekļuve centralizēti ražotai elektrībai. Mikroturbīnas ir kļuvušas par labu naftas urbšanas platformām, piemēram, Albertā, Kolorādo un Teksasā. Šīs platformas atrodas virs ar enerģiju bagātā šķidrā zelta rezervēm, bet atrodas vai nu aiz tīkla, vai tā malās, kur elektrības straume nevar atbalstīt smago aprīkojumu. Mūsdienu savvaļas dzīvnieku sugas ir pakļautas arī vides regulatoru spiedienam, lai ierobežotu sēru saturošo gāzu uzliesmojumu, kas saistīts ar daudzām akām. Mikroturbīnas darbosies ar gandrīz jebko, ieskaitot šo skābo gāzi, tāpēc pievelciet vienu pie akas galvas, un jūs varat izmantot šo vides traucējumu, darbinot sūkņus.

Enerģijas ražošanas, neradot degvielas izmaksas, ekonomija ir tik pārliecinoša, ka mikroturbīnas var pārvērst daudzas naftas akas par attālām spēkstacijām, kas ražo enerģijas pārpalikumu pārdošanai tīklā. Paplašināšanas jauda ir milzīga: Teksasas naftas urbumos vien gadā parasti tiek izpūsts miljards kubikmetru skābās gāzes. Tas ir pietiekami, lai saražotu vairāk nekā 400 megavatu elektroenerģijas, kas ir līdzvērtīga vidēja izmēra komunālajai elektrostacijai. Atkritumu poligoni un notekūdeņu attīrīšanas iekārtas var būt nākamās naudas izmaksas. Kopš pagājušā gada pavasara Capstone mikroturbīna ir sagremojusi metānu, kas rūgst no pasaulē otrās lielākās atkritumu kaudzes - Losandželosas apgabala Puente Hills poligona, radot tikai 1,3 daļas uz miljonu. slāpekļa oksīdiem. Tas ir daudz tīrāks nekā 30 daļas uz miljonu, kas izdalās, kad gāze tiek uzliesmota.

Taču atgāzu pārveidošana ir nišas iespēja, un tādi uzņēmumi kā Capstone un Ballard cer uz daudz vairāk. Viņu plāns: noķert ierobežojumu atcelšanas vilni un pārveidot miljoniem elektroenerģijas patērētāju par elektroenerģijas ražotājiem. Atcelšana iznīcina monopola aizsardzību, kas atturēja jaunus elektroenerģijas ražotājus, jo īpaši privātos un komerciālos patērētājus, no tirgus. Monopola vidē nebija nozīmes tam, vai jums bija šīs brīnišķīgās tehnoloģijas, ko ģenerēt pats, jo jums bija pienākums pirkt elektroenerģiju no uzņēmuma, saka Veins Gārdners, Filadelfijā bāzētā Exelon Capital Partners biznesa attīstības un stratēģijas vadītājs. ASV elektroenerģijas giganta Exelon riska kapitāla daļa.

Tā kā ierobežojumu atcelšana piedāvā patērētājiem lielāku brīvību ražot elektroenerģiju, tas dod viņiem arī vairāk iemeslu to darīt. Akmeņainā pāreja uz deregulētu tirgu rada neskaidrības enerģētikas nozarē, atturot komunālos pakalpojumus no ražošanas jaudas palielināšanas un pārvades līniju modernizācijas. Enerģētikas eksperti šīs ziemas sabrukumā vaino Kalifornijas vilcinošo pāreju uz konkurētspējīgu elektroenerģijas tirgu. Kļūst skaidrs, ka viens no risinājumiem neveiksmīgam tīklam ir mikroelektrostacija. Augstākās kvalitātes jauda nepārprotami ir dominējošais dalītās enerģijas tuvākā laika tirgus, saka Dens Rastlers, elektroenerģijas sadales eksperts no Elektroenerģijas pētniecības institūta Palo Alto, Kalifornijā. Esošā izplatīšanas sistēma nespēj apmierināt šī tirgus uzticamības vajadzības.

Saskaņā ar pētījumu firmas Frost & Sullivan datiem augstākās kvalitātes jauda Ziemeļamerikā jau ir no 7 līdz 10 miljardiem ASV dolāru gadā. Mūsdienās lielāko daļu no tiem nodrošina akumulatori un dīzeļdzinēji, kas kalpo kā rezerves enerģijas avoti. Taču brīvība pašam ražot elektroenerģiju varētu šo tirgu atvērt. Augstākās kvalitātes enerģijas meklētāji, kas pieslēdz mikroturbīnas un kurināmā elementus dabasgāzes līnijai, vairs nevar izmantot savus ģeneratorus tikai tad, kad nodziest gaismas. Viņi var ietaupīt naudu, ieslēdzot enerģiju ikreiz, kad tīkla cena pārsniedz degvielas izmaksas. Dažas valstis pat atļauj mikroelektroenerģijas ražotājiem pārdot pārpalikušo enerģiju atpakaļ tīklā, lai gūtu peļņu.

Šī spēja spēlēt elektroenerģijas tirgos pieaugs, jo komunālie uzņēmumi virzīsies uz reāllaika cenu noteikšanu, kur elektrotīkla elektroenerģijas cena atspoguļo tās ražošanas izmaksas. Vislielākā pieprasījuma laikā, kad komunālajiem uzņēmumiem ir jāiedarbina vismazāk efektīvas iekārtas, cenas pieaug. Mikrojaudas bloki uzraudzīs cenas, izmantojot interneta savienojumu vai ciparu signālu, kas ir iestrādāts pašā elektroenerģijā. Izmantojot šo informāciju, viņi salīdzinās gāzes un elektrības cenas un automātiski ieslēgsies, kad starpība būs labvēlīga.

Tomēr elektroenerģijas ražošana nav galvenā kompetence lielākajai daļai uzņēmumu (nemaz nerunājot par privātajiem patērētājiem), tāpēc būs svarīgi atrast cilvēkus, kuri var netraucēti darbināt mikroelektrostaciju. Dabasgāzes cenām augot, mikrojaudas ieslēgšana nepareizā laikā var maksāt dārgi. Tehnoloģiju izstrādātāji un daudzi investori ir pievērsuši lielāku uzmanību tehnoloģijas izstrādei, nedomājot par to, kurš to atbalstīs, kurš to instalēs, kurš tai dos garantiju, saka Exelon's Gardner.

Capstone labākā atbilde ir Williams International, Talsā, OK bāzētais enerģijas gigants, kas pārdeva vai iznomāja 60 no pirmajām 1000 mikroturbīnām, kuras Capstone ražoja pagājušā gada novembrī. Williams, kura cauruļvadi nodrošina gandrīz 20 procentus no ASV dabasgāzes piegādes, nodrošina pilnu energopakalpojumu paketi: finansē mikroelektroenerģijas bloku, nodrošina elektroenerģiju no tīkla un palīdz patērētājiem noteikt, kad ir jēga skūšanās maksimums (uzņēmums ir vadošais tirgotājs). elektroenerģijas un dabasgāzes jomā). Williams Distributed Power Services struktūrvienības direktors Morijs Housmands stāsta, ka Williams sagaida, ka tā vairumtirgotāji ASV, Dienvidamerikā un Dienvidaustrumāzijā šogad uzstādīs aptuveni 1500 mikroturbīnas, bet 2002. gadā — vēl 2000 līdz 3000 mikroturbīnu.

Enron, Hjūstonā bāzētais enerģētikas gigants un Williams sāncensis, saskata tādu pašu iespēju ar kurināmā elementiem. Pagājušā gada rudenī Enron izveidoja aliansi ar FuelCell Energy, ieguldot 5 miljonus ASV dolāru Danbury, CT, starta uzņēmumā un iegūstot iespējas iegādāties vēl 1,3 miljonus akciju, ja uzņēmums pārdos vairāk nekā 55 megavatus izkausētā karbonāta kurināmā elementus (pietiekami). lai apgaismotu 10 000 māju). Džeremijs Blahmans, Enron Energy Services galvenais operatīvais darbinieks, ir ļoti labvēlīgs attiecībā uz mikroenerģiju. Kad elektroenerģijas tirgus cena paceļas visur un sasniedz dažus no līmeņiem, ko esam novērojuši vasaras maksimālā pieprasījuma laikā (līdz 7000 USD par megavatstundu), tad sadalītā ražošana ar kurināmā elementiem kļūst daudz ekonomiskāka. (Pat pie mūsdienu debesīm augstām cenām dabasgāze maksātu mazāk par 100 USD par megavatstundu, lai iedarbinātu mikroturbīnu, un mazāk par USD 75 par megavatstundu, lai darbinātu degvielas elementu.)

Spēks no visiem

Lielajiem enerģētikas uzņēmumiem, piemēram, Williams un Enron, mikroenerģijas vilinājums ir ne tikai mazu elektrostaciju pārdošana un iznomāšana. Šīs organizācijas redz iespēju attīstīties, kas ļaus tām masveidā pārdot gāzi un elektroenerģiju. Apkopojiet tūkstošiem kurināmā elementu un mazu turbīnu produkciju virtuālā spēkstacijā, un maksimālā skūšanās kļūst par enerģijas tirdzniecību. Ja Williams varētu attālināti aktivizēt tūkstošiem mikroturbīnu savu klientu telpās, uzņēmums varētu saražot simtiem megavatu pārdošanai vairumtirdzniecības tirgū. Houshmand saka, ka tas varētu ievērojami samazināt mikroturbīnas izmaksas, vilinot tādus uzņēmumus kā viņa uzņēmums uzņemties lielāku daļu: skatiet mobilos tālruņus. Pirms dažiem gadiem tie bija ļoti dārgi, un tagad pakalpojumu sniedzēji tos atdod. Kāpēc? Jo viņi pārdod pakalpojumu.

Virtuālo spēkstaciju jēdziens varētu apburt arī tradicionālos komunālos pakalpojumus, kas līdz šim ir bijuši remdeni pret tehnoloģijām, kas ļauj patērētājiem un uzņēmumiem pašiem ražot enerģiju. Agrāk komunālie uzņēmumi uzstādīja šķēršļus sadalītajai jaudai, piemēram, uzturēšanas maksas par avārijas rezerves pakalpojumu. Ričijs Pridijs, Kembridžas Energy Research Associates sadalītās enerģijas asociētais direktors Kembridžā, MA, saka, ka komunālie pakalpojumi joprojām ir pretrunīgi attiecībā uz mikrojaudu. Piemēram, daudzi komunālie uzņēmumi tagad maksā mazumtirdzniecībā par enerģijas pārpalikumu no saules paneļiem vai vēja turbīnām — tas ir enerģijas daudzums, kas rada nelielu konkurenci. Bet tie paši komunālie uzņēmumi maksā maz vai neko nemaksā par jaudas pārpalikumu no mikroturbīnām un dīzeļiem, kur kilovati patiešām varētu pievienoties. Daži komunālie uzņēmumi izmanto dalīto ražošanu, taču, godīgi sakot, viņi to dara saskaņā ar saviem noteikumiem, saka Pridijs, bijušais komunālo pakalpojumu uzņēmuma vadītājs.

Mikroenerģijas aizstāvji, piemēram, Priddy, vēlas pārliecināt elektroenerģijas uzņēmumus, ka mikroelektroenerģijas ģeneratoru izplatība varētu palīdzēt to darbībai, palīdzot stabilizēt tīklu. Ir dažas cerīgas pazīmes. Japānas komunālie uzņēmumi, piemēram, subsidē dzīvojamo kurināmā elementu izstrādi, kas uzsilda ūdeni un izdala vienu kilovatu elektrības — ne tuvu nav pietiekami daudz sulas, lai nodrošinātu mājsaimniecības enerģiju (tosteris viens pats patērē vairāk nekā kilovatu), bet kopumā pietiekami daudz, lai atvieglotu darbību. slodze uz pārslogotām elektropārvades līnijām. Virtuālajām spēkstacijām varētu būt dinamiskāka ietekme uz tīklu: tā vietā, lai prasītu patērētājiem izslēgt iekārtas, kad elektroenerģijas pieprasījums krītas, iedomājieties, ka Kalifornijas apgrūtinātie tīkla kontrolieri attālināti aktivizē tūkstošiem mikroturbīnu un kurināmā elementu, lai apmierinātu maksimālo pieprasījumu.

paslēpties