211service.com
Elektros tinklų efektyvinimas
Elektros perdavimas ir paskirstymas jau seniai buvo kietas technologijų inovacijų riešutas. Tačiau nereguliuojamos energijos rinkos padeda technologijų kūrėjams apeiti žinomai griežtas, konservatyvias komunalines paslaugas.
„Beacon Power“ smagračiai gali sugerti ir išleisti energiją greičiau nei per keturias sekundes, subalansuodami pasiūlą ir paklausą elektros tinkle greičiau, švariau ir pigiau nei įprastos elektrinės. (Kreditas: Beacon Power Corp.)
„TransÉnergie“ pirmavo, naudodama nuolatinės srovės energijos technologiją, kad sukurtų savo prekybines elektros linijas, tiekiančias energiją daugiausiai pasiūliusiam asmeniui, o ne tiesiog aptarnaujant vietines komunalines paslaugas (žr. „TransÉnergie: Playing Two Power Games“).
Dabar energijos kaupimo kūrėjas Beacon Power Corp. Wilmington, MA, siūlo panašų galutinį paleidimą aplink lėtai judančias komunalines paslaugas. Užuot pardavusi savo smagračiu pagrįstas energijos kaupimo sistemas komunalinėms įmonėms, bendrovė planuoja statyti savo prekybines smagračio jėgaines, kurios įjungia ir išjungia elektros energiją, kad stabilizuotų tinklą.
Tai idėja, kuri sulaukia nepriklausomų sistemų operatorių (ISO), regioninių organizacijų, atsakingų už šalies elektros tinklų eksploatavimą, dėmesį. Kalifornijos ir Niujorko ISO jau išbando „Beacon Power“ įrangą. O Mattas Lazarewiczius, bendrovės vyriausiasis techninis pareigūnas, teigia, kad tokia pat svarbi apygarda, kuri turi padaryti įspūdį, yra Volstrytas. Anot jo, prekybinis modelis yra vienintelis modelis, kurį finansuos „Wall Street“. Tokiu būdu grąža yra didesnė, sako Lazarewicz. Kai tik pasakysite, kad komunalinė įmonė ką nors pirks ar ką nors padarys, investuotojai nusuka akis ir pasišalina.
„Beacon Power“ smagračio energijos kaupimo sistemos skirtos užtikrinti dažnio reguliavimą – paslaugą, už kurią ISO praėjusiais metais sumokėjo daugiau nei 600 mln. Tinklo operatoriams reikia pagalbos reguliuojant dažnį, nes tinklo kintamos srovės dažnis nuolat svyruoja, kai elektros prietaisai ir generatoriai įsijungia ir išsijungia, todėl laikinai sutrikdoma energijos gamyba ir paklausa. Nepatenkinta paklausa sukelia įtampą tinklo elektrinėms, jos sulėtina ir tinklo dažnis nukrenta žemiau nustatyto taško (60 Hz Šiaurės Amerikoje, 50 Hz Europoje ir didžiojoje Azijos dalyje). Perteklinė pasiūla turi priešingą poveikį. Bet kuri sąlyga gali priversti komunalines linijas ir elektrines automatiškai atsijungti nuo tinklo, taip išvengiant žalos komunalinių paslaugų ir klientų įrangai, bet taip pat padidinant elektros energijos tiekimo nutraukimo riziką.
Šiuo metu ISO remiasi iškastinio kuro elektrinėmis, visų pirma dujų turbinomis, kad išlygintų tinklo dažnio svyravimus. Komunalinės įmonės siūlo teikti šią paslaugą, tai darydamos nustatytą savo elektrinių galios dalį (apie 1–2 procentus visos elektros energijos gamybos tinkle) tiesiogiai valdyti ISO. Pagal signalus iš ISO, paskirtos gamyklos pakyla aukštyn ir žemyn, kad apytiksliai subalansuotų pasiūlą ir paklausą. Tai brangus ir aplinką teršiantis procesas, nes jėgainės efektyviausiai degina kurą, kai jos veikia tolygiai ir visu pajėgumu. Reguliavimas naudojant iškastinio kuro gamybą yra šuns uodegos vizginimas, sako Imre Gyuk, vadovaujantis JAV Energetikos departamento energijos kaupimo tyrimų programai.
Dujų dažnio reguliavimas taip pat vis brangsta dėl didėjančių gamtinių dujų kainų. Danas Mearsas, San Diege įsikūrusios energetikos konsultacijų bendrovės „Technology Insights“ prezidentas, sako, kad brangios dujos du kartus patenka į ISO. Aukštos dujų kainos ne tik didina dujomis kūrenamo dažnio reguliavimo sąnaudas, bet ir spartina vėjo turbinų įrengimą, kurių gūsinga, nepastova galia gali padidinti dažnio reguliavimo poreikį. Mearsas sako, kad tai yra pati savęs maitinimosi problema.
„Beacon Power“ smagračio saugojimo sistemos yra suprogramuotos taip, kad būtų pašalintos dažnio svyravimai perdirbant energiją: elektros variklis naudoja perteklinę tinklo galią, kad pagreitintų magnetiškai levituojamus anglies ir stiklo pluošto smagračius iki 22 500 aps./min. tinklo dažnio kritimai. Skirtingai nuo baterijų – pirmaujančių konkurentų energijos kaupimo srityje – „Beacon“ smagračiai gali atlaikyti nuolatinį gilų judėjimą neprarandant talpos.
Naujausias technologijos bandymas – keturių mėnesių trukmės bandymas, prasidėjęs praėjusią savaitę Pacific Gas and Electric San Ramono tyrimų centre. Jame naudojami septyni 6 kilovatvalandžių smagračiai, kurių kiekvienas yra mažo šaldytuvo dydžio, sujungtas į sistemą, kuri gali sugerti arba išleisti 100 kilovatų galią 15 minučių. Komercinėms sistemoms „Beacon Power“ stato 25 kilovatų smagračius, kurių dydis prilygsta aukštiems šaldytuvams, kurie būtų sujungti į grupes, kad tiektų 1–20 megavatų.
Greitas smagračių atsakas taip pat turėtų priversti kiekvieną megavatą pasiekti daugiau nei lygiavertė dujomis kūrenamos elektrinės galia, sako pareigūnai. Kalifornijos energetikos komisija Sakramente, kuris kartu su JAV energetikos departamentu (DOE) finansuoja Kalifornijos demonstraciją. Mike'as Gravely, Kalifornijos energetikos komisijos projektų vadovas, atliekantis San Ramono bandymus, sako, kad dujomis kūrenamiems generatoriams gali prireikti penkių minučių ar ilgiau, kad sureaguotų į Kalifornijos ISO dažnio valdymo signalus (išleidžiamus kas keturias sekundes). Iki to laiko sistema dažnai pati grįžo link pusiausvyros. Priešingai, „Beacon“ smagračiai gali greičiau perjungti iš visos galios absorbcijos į visos galios iškrovimą, nei „Cal-ISO“ gali siųsti savo komandas. Yra tikimybė, kad jei galite greičiau reaguoti į poreikius, jums gali prireikti tiek energijos – galite padaryti daugiau su mažiau, sako Gravely.
Gyukas iš DOE prognozuoja, kad vos 100 megavatų smagračio rezervo – pusė to, ką Kalifornija šiandien perka iš įprastų generatorių – galėtų išspręsti 90 procentų valstijos dažnio problemų. Ir jei išlaidos bus tokios, kaip prognozuoja „Beacon Power“, sutaupysite daug. Lazarewiczius teigia, kad vieno megavato elektrinės statyba kainuos apie 1,5 mln. Dėl to, Lazarewicziaus teigimu, gamykla turėtų atsipirkti per ketverius metus, net ir padengus energijos, prarastos eksploatuojant sistemas, sąnaudas (apie 15 proc. visos sunaudojamos energijos).
Mearsas sako, kad greitas smagračio atsakas taip pat gali turėti teigiamą naudą: pagerinti tinklo patikimumą. Smagračio jėgainės galėtų atlaisvinti dujomis kūrenamus įrenginius, kad suteiktų papildomos didžiausios galios tvankiomis vasaros dienomis, kai oro kondicionieriai veikia visu pajėgumu ir pilnos tarpvalstybinės elektros linijos. Be to, greitas smagračio atsakas gali tvirčiau išlaikyti tinklo dažnį, slopindamas galios nuokrypius, kurie prasideda maži, tačiau, kai sistema yra per daug apkrauta, gali sukelti pakopinį gedimą. Lazarewicz sutinka, kad tinklo laikymasis stabilus yra dažnio reguliavimo idėja. Tai tiesiog būdas tai padaryti geriau ir pigiau.