22. oktobra 2007 popoldne je kalifornijska univerza v San Diegu prejela klic v sili od lokalnega podjetja. Regionalni požari so poškodovali in onemogočili daljnovode, kalifornijski operater omrežja pa je razglasil izredne razmere za prenos energije. San Diego Gas & Electric je od univerze zahteval, naj zmanjša količino električne energije, ki jo črpa iz omrežja, in, če je mogoče, začne proizvajati električno energijo za uporabo drugih odjemalcev.
V 10 minutah je kampus zasukal od črpanja 4 megavatov električne energije iz električnega omrežja do napajanja 3 megavatov, pravi Byron Washom, direktor Strateške energetske pobude za UCSD. "Tih 7 megavatov je bil rob, ki je tanek med britvijo med omrežjem San Diego Gas & Electric, ki je ostal ali propada."
Kampus San Diego je lahko deloma reagiral tako hitro, ker so se pol stoletja prej njegovi ustanovitelji odločili, da bodo postavili temelje za samozadostno oskrbo z električno energijo, ali kar danes energetski strokovnjaki imenujejo "mikrorežica". Prva zgradba, postavljena na kampus leta 1962 je bila centralna elektrarna, namenjena zagotavljanju električne energije na plin, pa tudi daljinskemu ogrevanju in hlajenju šolskih zgradb. To samo po sebi je bilo in ni nič nenavadnega za akademski ali celo korporativni kampus. Toda z leti je UCSD pridobil samooskrbo z dodajanjem parnih turbin, sončnih fotovoltaičnih plošč, gorivnih celic in shranjevanja energije, poleg tega, da je postavil daljnovode za prenos električne energije v električno omrežje SDG & E in iz njega.
Vsa ta sredstva zdaj delujejo pod nadzorom sofisticiranega sistema upravljanja z energijo, mikromreža v kampusu pa omogoča univerzi, da po potrebi proizvede, shrani in odpremi električno energijo - na koncu zagotavlja 92 odstotkov električne energije, ki se porabi v kampusu. Čeprav univerza običajno črpa električno energijo iz omrežja SDG in E, da doseže približno 38-megavatno obremenitev, lahko v primeru težav ali izpadov električne energije zunaj kampusa preide tudi na "otok", če zadovolji vse svoje potrebe po električni energiji. In ko v glavnem električnem omrežju, ki služi večjemu San Diegu, primanjkuje električne energije, lahko UCSD proda električno energijo SDG & E.
Kot odziv na klic v sili iz leta 2007 je univerza zagnala 3-megavatno parno turbino in zmanjšala porabo električne energije s prilagoditvijo nastavitev klimatske kontrole in prešla na črpanje hladne vode za svoj hladilni sistem iz visoko učinkovitih toplotnih rezervoarjev namesto iz električnih hladilnikov. "Z dvema klikoma miške lahko z našim nadzornim sistemom spremenimo 4.000 termostatov na kampusu, " pravi Washom.
UCSD in drugi operaterji mikrogradov ponujajo sodoben sprejem majhnih elektroenergetskih sistemov z enosmernim tokom, ki so bili nameščeni v tovarnah in mestnih središčih od 1870-ih. Tako kot v zgodnjih sistemih tudi ta nova zasnova vključuje lokalno proizvodnjo in distribucijo električne energije namesto daljinskih daljnovodov in daljinskih centraliziranih elektrarn, ki so značilna za elektroenergetsko omrežje 20. stoletja. "Trenutno dekonstruiramo električno omrežje, nazaj k [Thomasu Edisonu, " pravi Jim Reilly, čigar svetovalno podjetje Reilly Associates svetuje ministrstvu za energijo pri delovanju mikro mrež.
Korenine tega trenda dekonstrukcije segajo v konec devetdesetih let prejšnjega stoletja, ko se je ameriško ministrstvo za energetiko odločilo začeti raziskave prenosa električne energije in zanesljivosti. Ta poteza je bila odgovor na deregulacijo električne energije in pričakovanje prihajajočega vala sončnih panelov na strehi in drugih oblik decentralizirane proizvodnje električne energije. "Takrat res nismo imeli pojma" mikro-mreže ", " pravi Chris Marnay, eden od pionirjev raziskav na mikrodreži. Ideja o lokalnem pridobivanju energije je bila stara. Vendar pa je bil potreben napredek na področju krmiljenja in napajalne elektronike, da se omogoči resnična mikrorežja, ki bi lahko vplivala na „otok“ iz večjega električnega omrežja. V nekaj letih je Marnayjeva raziskovalna skupina v Nacionalnem laboratoriju Lawrence Berkeley v projektu za kalifornijsko komisijo za energijo formalizirala pojem mikrohrepe.
Koristi, ki jih zagotavlja mikrorežica UCSD - okretnost in samooskrba - so zdaj veliko povpraševanje med uporabniki energije, ki tvegajo hude posledice v primeru motenj napajanja, kot so univerze, ki upravljajo z občutljivo laboratorijsko opremo, vojaške baze s sistemi za nadzor orožja in obdelavo podatkovnih centrov. ogromno informacij. "To so objekti, ki želijo nenormalno visokokakovostne moči, kjer vidimo večino ukrepov v tem trenutku, " pravi Marnay, ki se je junija upokojil iz skupine za integracijo mrež Grid Berkeley.
Ekstremni vremenski dogodki v zadnjih letih, kot je orkan Sandy, so poslovne, vojaške in politične voditelje opozorili na krhkost elektroenergetske infrastrukture v ZDA. "Vedno večja pogostost naravnih nesreč povzroča večje zanimanje za mikrohitrove in varnostne rešitve, " pravi Brian Carey, ki vodi ameriško svetovalno prakso za računovodsko podjetje PricewaterhouseCoopers, znano kot PwC.
Mikrogrupa v višini 71 milijonov dolarjev, zgrajena na sedežu ameriške agencije za hrano in zdravila, je na primer oskrbovala kampus med orkanom Sandy in po njem, ko se je regionalno električno omrežje zmanjšalo. Marca 2011 je mikrodrega Sendai, ki se nahaja na kampusu univerze Tohoku Fukushi v mestu Sendai na Japonskem, še naprej dobavljala moč in toploto odjemalcem, potem ko sta uničujoči potres v Tohokuu in cunamiju prekinila oskrbo z električno energijo po okolici.
Medtem ko je prožnost že dolgo ključna za privlačnost mikromrež za objekte s kritičnimi obremenitvami električne energije, spreminjanje cen energije in tehnološki napredek zdaj prinašajo mikroreze v dosegu mest in sosesk, ki želijo lokalni nadzor nad svojo oskrbo z električno energijo ali čistejšo energijo, kot jo ponujajo njihovi uporabnost.
Sončni fotonapetostni paneli zdaj stanejo 80 odstotkov manj kot leta 2008. Svetovalno podjetje McKinsey & Company napoveduje, da bi lahko cene litij-ionskih baterij do leta 2020 padle na 200 dolarjev na kilovatno uro, od približno 500 do 600 dolarjev na kilovatno uro danes. Objekti, ki gradijo mikroreže, lahko prihranijo denar iz leta v leto z nakupom manj električne energije od njihovega lokalnega uporabnika ali, v nekaterih primerih, prodajo električne energije komunalnemu omrežju, ko je oskrba omejena.
"Prihranki stroškov so lahko pomembni, če univerza ali bolnišnica dejansko lahko prodata moč na podlagi tržnih cen energije v realnem času, ne le po stopnji, ki bi jo običajno plačevali, " pravi Carey iz PwC. "Cene lahko drastično nihajo, od 15 do 20 centov na kilovatno uro do enoštevilčnih dolarjev na kilovatno uro."
Po besedah Byrona Washom iz UCSD univerza prihrani 800.000 ameriških dolarjev na računih za električno energijo na mesec s proizvodnjo 92 odstotkov električne energije, ki jo porabi. FDA pravi, da njen mikroigrid v kampusu agenciji prihrani 11 milijonov dolarjev letno za stroške, povezane z energijo.
Tehnologija hitrega zorenja omogoča boljšo integracijo in optimizacijo komponent mikro rešetk. Washom ugotavlja, da izboljšana orodja za napovedovanje sonca obveščajo sistem upravljanja energije v kampusu, kdaj naj napolnijo ali izpraznijo baterije. "Priča smo nadrejenim krmilnim sistemom, ki lahko upravljajo z mikro rešetko in lahko upravljajo celotno napravo, " pravi. "Pojavlja se cela vrsta novih orodij, kako upravljate s svojo ponudbo, povpraševanjem, skladiščenjem in uvozom." Kmalu, pravi Washom, bodo energetski menedžerji vsakih nekaj minut ocenili pripravljenost premoženja sistema za predvidevanje oz. se odzivajo na spreminjajoče se pogoje.
Medtem ko tehnologija napreduje naprej, pa strokovnjaki trdijo, da so za pospešitev sprejemanja mikrorezidb potrebne nove politike. Marnay pravi, da trenutne ameriške politike na državni in zvezni ravni napredujejo posameznim energetskim tehnologijam, kot so sončna, vetrna in shranjevanje energije, vendar je potrebna večja podpora za uporabo teh tehnologij v zapletenih sistemih, kot so mikrodreže.
Ministrstvo za energetiko je že sodelovalo z lokalnimi in državnimi uradniki, da bi prilagodilo načrte vojaške mikroreze za civilne namene. Na primer, v New Jerseyju, kjer je orkan Sandy ugasnil javni prevoz in nekatere prebivalce pustil brez napajanja en teden ali več, DOE sodeluje z državno tranzitno agencijo, da oblikuje mikrorežico, ki bi pomagala ohraniti vlake na električni pogon med naravnim katastrofa.
Ministrstvo za energijo je tudi začelo bolj dejavno sodelovati pri določanju standardov za usmerjanje načrtovanja in delovanja prihodnjih mikro mrež, pa tudi za njihovo integracijo z obstoječo energetsko infrastrukturo. Tudi definicija tega, kar ustvarja mikro mrežo, se spreminja: lestvica bi lahko v naslednjih letih dosegla kar 60 megavatov. Skupina strokovnjakov iz agencije razvija načrt za mikrokomrezijski sistem komercialnega obsega, ki lahko zmanjša čas izklopa za več kot 98 odstotkov s stroški, ki je primerljiv z rezervnim napajanjem z dizelskim pogonom, hkrati pa zmanjša emisije in izboljša energetsko učinkovitost sistema s najmanj 20 odstotkov do leta 2020.
Standardizacija, pravi Carey, bi morala racionalizirati postopek razvoja projektov, zmanjšati stroške in izboljšati dostop do financiranja, tako da bi banke olajšale oceno tveganja. "Imeti specializiran inženiring za vsako mikro-mrežo je očitno zelo drag predlog in veliko breme za njihovo uvajanje, " pravi Marnay.
Na koncu dneva mikrobreže grozijo, da bodo lahko uporabile centraliziran model za proizvodnjo in distribucijo, ki že več kot stoletje dominira v ameriškem elektroenergetskem sistemu, komunalna podjetja pa počasi sprejemajo nov model. "Komunalna podjetja vidijo mikroreze kot grožnjo svojim prihodkom, " pravi Carey. Kljub temu pa prednosti, če imate napajalnike, ki se lahko po potrebi odcepijo ali sinhronizirajo s tradicionalnim omrežjem, vse bolj osvajajo pripomočke, kot so SDG in E. Carey pravi: "To bi jim moralo omogočiti, da ohranijo stabilnost omrežja."
