Energi og miljø

Rutenett modernisering for fornybar energi

Rutenett modernisering for fornybar energi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tyseley-avfall-til-energi-anlegget i Birmingham [Bildekilde:Elliott Brown, Flickr]

I mange land rundt om i verden, inkludert flere vestlige stater, er strømnettet forældet, med teknologi som går tilbake til Thomas Edisons tid. Dette betyr at den globale elsektoren må finne nye måter å levere strøm på, spesielt på en måte som unngår utslipp av skadelige klimagasser som forårsaker klimaendringer eller forårsaker skadelig luftforurensning eller andre ugunstige miljøpåvirkninger. Andre hensyn inkluderer forbedret effektivitet, kostnadsreduksjon og markedsvekst. I økende grad favoriserer nasjoner over hele verden fornybar energi, fremfor fossile brensler og atomkraft.

Imidlertid er mange fornybare teknologier, med unntak av biogass generert fra biomasse og anaerob fordøyelse og geotermisk, intermitterende, avhengig av værmønstre. Av denne grunn må fornybar energiteknologi innlemmes i en samlet multiteknologisk fornybar energipakke med støtte fra energilagringssystemer, behov for reduksjonsstrategier og energieffektivitetssystemer som smarte nett.

Spesielt verktøy begynner å modernisere nettet gjennom utvikling av smarte nett som bruker informasjons- og kommunikasjonsteknologi for å gjøre nettet mer håndterbart og effektivt. Imidlertid krever suksessen til en slik strategi at systemene og enhetene skal være interoperable med hverandre på grunn av deres kompleksitet og antall og omfang av de involverte enhetene.

Opprettelsen av et smartnett innebærer i utgangspunktet ‘datamatisering’ av det eksisterende strømnettet. Dette kan oppnås ved å installere toveis digital kommunikasjonsteknologi som kommuniserer med de forskjellige smarte energienhetene som styrer nettet, som hver kan utstyres med sensorer for å samle informasjon. Disse sensorene inkluderer effektmålere, spenningssensorer, feildetektorer og så videre. Det vil også være toveis digital kommunikasjon mellom enhetene selv og et nettverksoperasjonssenter som gjør det mulig for verktøyet å kontrollere hver enhet eller til og med millioner av enheter fra ett sentralt administrasjonssted.

Distribusjonen av datakommunikasjonsteknologien skaper et marked der selskaper klatrer for å utvikle nye applikasjoner og programvare. Dette genererer viktige fordeler som cybersikkerhet og forbedret evne til å integrere fornybar energiteknologi i nettet, inkludert kullstofftransport som elektriske kjøretøyer.

USA har vært sterkt engasjert i nettmodernisering etter vedtakelsen av Energy Independence and Security Act (EISA) fra 2007. Dette gir lovgivningsmessig støtte til det amerikanske nettdepartementets energidepartement (DOE), og skaper en Smart Grid Advisory Committee og Federal Smart Grid Task Force som en viktig del av prosessen. EISA opprettet også et Smart Grid Regional Demonstration Initiative og ledet National Institute of Standards and Technology (NIST), med DOE og andre, om å utvikle et Smart Grid Interoperability Framework. Finansiering leveres gjennom et DOE Federal Matching Fund for investeringskostnader for smarte nett.

Office of Electricity Delivery and Energy Reliability (OE) tar et lederansvar i transformasjonen av det amerikanske strømnettet med bistand fra viktige interessenter fra industri, akademia og statlige myndigheter. Dette innebærer betydelige forsknings- og utviklingsprioriteringer rettet mot å svare på de forskjellige utfordringene og akselerere transformasjonen av elsystemet til et smart nett. Dette innebærer også nye forretningsmodeller og reguleringspolitikk.

[Bildekilde:Ian Muttoo, Flickr]

Utfordringer

Et av hovedproblemene med det eksisterende nettet i USA, og sannsynligvis også andre vestlige land, er at det har vært kroniske underinvesteringer, spesielt i overføring og distribusjon. Det er hundretusener av høyspenningsoverføringslinjer over hele USA, men bare 668 ekstra miles med overføring har blitt installert siden 2000. Dette betyr at systembegrensninger vil fortsette å forverres hvis ikke problemene blir løst. For øyeblikket koster strømbrudd og strømkvalitetsproblemer amerikanske bedrifter mer enn 100 milliarder dollar per år, og det har vært minst fem massive strømavbrudd de siste 40 årene. Imidlertid, hvis nettet ble til og med 5 prosent mer effektivt, ville dette representere en energibesparelse som tilsvarer drivstoff og klimagassutslipp på 53 millioner biler.

Forverring av problemet er det faktum at vi lever i et raskt digitaliserte samfunn. Behovet for en overgang til en moderne fornybar økonomi for å bekjempe klimaendringene tilfører ekstra krav. For tiden produserer USA 25 prosent av verdens klimagasser, til tross for at de bare har 4 prosent av verdens befolkning. Halvparten av landets energi genereres fremdeles av kullanlegg. I mellomtiden er nasjoner som Tyskland ledende i verden innen utvikling av fornybar energiteknologi som sol og vind, mens Japan går raskt inn i utviklingen av avansert energilagringsteknologi og EU (EU) har vedtatt en "smart grid agenda" hvor bygninger vil fungere som minikraftverk.

I følge en rapport fra det tyske føderale nettverket i januar 2015, står europeiske nasjonale nett spesielt overfor tre store utfordringer, å gjøre med ujevn kraftproduksjon, storskala tilkobling og økt strømhandel.

Ujevn kraftproduksjon er forårsaket av den intermitterende naturen til fornybar energiteknologi som kan forårsake svingninger som påvirker nettets stabilitet. Dette påvirker både de store langdistanseoverføringslinjene og flere regionale distribusjonsnett.

Etter hvert som energiproduksjon blir mer desentralisert (distribuert generasjon), i stor grad gjennom fornybare energisystemer som solcellepanel på taket og vindparker, kobler et stort antall kraftproduksjonanlegg seg til nettet.

Elektrisitetshandel er et spesielt problem for Tyskland på grunn av sin sentrale beliggenhet, og gir dermed status som et transittland mellom vest- og østeuropeiske elektrisitetsmarkeder. Dette betyr at det i økende grad vil måtte håndtere flere grensekryssende strømtransaksjoner som andre land i EU.

Krav til et smart nett

Som US Department of Energy (DOE) forklarer i sin bok fra 2010 The Smart Grid: An Introduction, vil de nye nasjonale nettene være intelligente, effektive, imøtekommende, motiverende, opportunistiske, kvalitetsfokuserte, elastiske og grønne. Hva betyr alt dette nøyaktig?

Av intelligent, betyr DOE at systemet vil være i stand til å registrere overbelastning og omdirigere strøm for å forhindre strømbrudd. Det vil også være i stand til å operere autonomt i et tempo raskere enn det som kan leveres av menneskelig manuell arbeidskraft og samarbeidende - mellom forbindelser, forbrukere og regulatorer.

Det blir det effektiv i den forstand at det vil være i stand til å møte økt etterspørsel uten behov for å installere ytterligere infrastruktur.

Det smarte rutenettet vil kunne imøtekomme energi fra hvilken som helst drivstoffkilde, spesielt med hensyn til fornybar energiteknologi som sol og vind. Det vil være i stand til å gjøre det raskt og effektivt, og det vil være i stand til å integrere ny generasjon teknologier i systemet når de utvikles støttet av nye energilagringsteknologier.

Systemet vil hjelpe til motivere forbrukere mot mer effektiv styring av strømforsyningen ved å gi bedre kommunikasjon mellom husholdningene og verktøyene som leverer strøm. Dette betyr at de vil være i stand til å skreddersy energiforbruket avhengig av deres nøyaktige krav i henhold til pris og / eller miljøhensyn.

Det smarte rutenettet vil skape nytt muligheter og markeder, og dermed generere arbeidsplasser og bidra betydelig til nasjonal og global økonomi.

Det blir det kvalitetsfokusert ved at den vil være i stand til å levere strøm uten risiko for strømbrems, pigger eller andre forstyrrelser. Det vil være fullt i stand til å støtte vårt digitaliserte samfunn med alle sine enheter fra datamaskiner til spillkonsoller til smarte apparater og annen avansert elektronikk.

De nye kraftnettene vil være fleksibel, i stand til å avverge angrep fra naturkatastrofer eller nettkriminelle gjennom bruk av smart grid sikkerhetsteknologi.

Endelig vil systemet være grønn - motvirke globale klimaendringer og gjøre livene våre langt mer bærekraftige enn de er i dag.

DOE kategoriserer komponentene i det nye smarte nettet i henhold til fem spesifikke teknologier. Disse er: integrert kommunikasjon, sensing og måling, avanserte komponenter, avanserte kontroller og forbedrede grensesnitt.

Visualiseringsteknologi brukes allerede av verktøy for sanntids lastovervåking og lastvekstplanlegging. Imidlertid har denne teknologien en tendens til å mangle muligheten til å integrere informasjon fra en rekke forskjellige kilder eller vise informasjon til forskjellige brukere. Advanced Metering Infrastructure (AMI) har som mål å integrere forbrukere i et smart nett ved å gi dem muligheten til å administrere strømforsyningen mer effektivt. Det lar også verktøy oppdage problemer raskere og betjene systemene sine mer effektivt. Prissignaler vil bli videreformidlet til smarte apparater og smarte hjemmekontrollere og termostater. Disse enhetene vil deretter behandle informasjonen basert på forbrukernes krav. Dette vil fortsette i bakgrunnen med et minimalt krav til menneskelig inngripen, som igjen vil generere betydelige kostnadsbesparelser. Phasor Management Units (PMU) sampler spenning og strøm på bestemte steder, tar målinger hvert 2-4 sekund og muliggjør dermed situasjonsbevissthet om systemet og forhindrer blackouts.

Å sette det hele ut i praksis

Flere stater i USA har nå vedtatt en Renewable Portfolio Standard (RPS) som setter mål for integrering av fornybar energi, og den nylige Paris-avtalen om tiltak for å takle klimaendringene vil bety at enda flere land i verden vil begynne å øke sin fornybare energi infrastruktur i harmoni med et nytt globalt marked for fornybar energi.

I Storbritannia har imidlertid nylige kutt i subsidier til fornybar energiteknologi satt et spørsmålstegn over den konservative regjeringens evne og / eller vilje til å investere i eller overgang til et nytt smart nett som er i stand til å integrere fornybar energiteknologi fullt ut. I mai 2015 måtte handelsorganet for den britiske solenergisektoren, Solar Trade Association (STA), oppfordre regjeringen til å gjøre mer for å investere i nettmodernisering for å integrere fornybar energi. For tiden lider Storbritannia av aldrende infrastruktur som vil begrense landets evne til å oppfylle de forskjellige målene for klimaendringer og fornybar energi. For seks år siden måtte Western Power Distribution, District Network Operator (DNO) for Midlands, Sørvest-England og Wales, stenge nettet for nye prosjekter for fornybar energi, spesielt de som ble utviklet i Cornwall, Devon, Somerset og Dorset. I mellomtiden har deler av Øst- og Sørøst-England knapt noen ledig kapasitet ifølge UK Power Networks.

Storbritannia er forpliktet til, som medlem av EU, å produsere minst 15 prosent av energien sin fra fornybare energikilder innen 2020, men det er økende bekymring for dets evne til å gjøre det. Office for National Statistics (ONS) sa i februar 2015 at Storbritannia må mer enn doble sin fornybare strøm til 30 prosent hvis det skal nå sine overordnede 2020-mål.

"Nettverket er nå sklerotisk på steder, og det er til og med beskjedne soltak som ikke kan få nettilkoblinger," sa Leonie Green, tidligere leder for eksterne anliggender ved STA. “Vi prøver å få DNO-ene til å operere på en mer aktiv forretningsmodell, men mengden sol som er anslått til 2023 er mindre enn vi har i dag. Vi mangler grunnleggende informasjon fordi vi ikke har en vurdering av hvor mye faktisk kapasitet som er igjen og hva som er nødvendig for å nå 2020-målene. Den nye statssekretæren har ikke tid til å kaste bort for å få nettet på sporet hvis vi ønsker et kullfattig elektrisitetssystem.

Ifølge Energy UK vil det koste rundt 30 milliarder pund å modernisere det britiske nettet og bringe det opp til standarder for smart nett.

[Bildekilde:Wikimedia Commons]

Konklusjon

Fornybare energikritikere vil fortelle deg at intermittencyen av fornybar energiteknologi gradvis fører oss alle inn i en serie med massive, truende kraftkatastrofer i nær fremtid, men dette er ikke mer enn propaganda. Hvis rutenettet moderniseres effektivt, slik det må være, kan slike problemer løses effektivt. Kort sagt, for å imøtekomme en fremtid med fornybar energi, må hele energinettet transformeres fullstendig. Den gode nyheten er at dette er akkurat det som skjer nå.

"Endringene som kommer, som elektriske biler, som fornybar energi, kan virkelig ikke imøtekommes av de eksisterende nettene" sa den uavhengige energikonsulenten John Scott, og snakket med The Guardian i juni 2015. Scott er også medlem av SmartGridGB forum, som diskuterer og fremmer utvikling av smart grid i Storbritannia. "Så i stedet for å gjøre rutenettet større og større ... smarte teknologier lar deg få mye mer ut av det du allerede har."

I følge Dr. Luis Nando Ochoa, en lektor i smarte distribusjonsnettverk ved University of Manchester, må enten Storbritannia betale millioner av pounds for å styrke sitt nåværende nett, eller så må det ta i bruk smart teknologi. Med sistnevnte alternativ kan ting styres mer effektivt med samme infrastruktur, som oppfører seg mye mer intelligent.

Ting endrer seg raskt, men der må de igjen. Vi har ventet for lenge, og endring er for lengst forsinket.


Se videoen: Kvarøy Fiskeoppdrett. 100% fornybar energi. Helgeland Kraft (Kan 2022).