Galia žmonėms

Saulėtoje Kalifornijoje yra vidurdienis, o jūsų komanda stengiasi užbaigti pristatymą, kuriame bus susitarta, kai BAM! galia krenta. Jus pateko į nuolatinį elektros energijos tiekimo sutrikimą, kurį įsakė valstijos reguliavimo institucijos, nes karščio banga atneša milijonus oro kondicionierių. Atsarginės baterijos suteiks jums pakankamai laiko išjungti sistemą, tačiau galite pamiršti, kaip užbaigti pristatymą. Šviesos išjungtos, tiesa?

Ne tada, kai jūsų biuro gale atgyja poros šaldytuvo dydžio turbinų, paversdamos gamtines dujas pastoviu elektronų srautu, kad biure ūžtų. Tokios sistemos kaip šios mikroturbinos kartu su kuro elementais, kurie iš kuro išgauna elektros energiją jo nesudegindami, keičia energijos žaidimo taisykles. Nebereikia pasikliauti monopolistiniu įrankiu, kuris jus ir jūsų energijos poreikius gali laikyti savaime suprantamu dalyku.

Ši istorija buvo mūsų 2001 m. gegužės mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Šie mikroelektros generatoriai taip pat nėra skirti tik avarinei atsarginei kopijai. Jie gali tiekti aukštesnės kokybės maitinimą 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, nei galite nusipirkti iš vietinės įmonės. Prijunkite vieną iš šių sistemų ir išvengsite kompiuterio strigimo įtampos šuolių ir nukritimų, kurie trikdo elektrą, išeinančią iš sodo įvairių rūšių sieninio lizdo. O mikro galia reiškia, kad galite atsisakyti tinklo, kai kyla energijos kainos, arba netgi užsidirbti papildomų pinigų eksportuodami energiją savo kaimynams. Paskleiskite pakankamai mikro galios visame tinkle, o pats tinklas pradės mokytis gudrybių, dėl kurių elektros energijos tiekimo nutraukimas regione gali tapti nemaloniu prisiminimu.

Aukščiausios kokybės sultys

Didėjant mūsų priklausomybei nuo elektros ir elektroninių sistemų, daugeliui įmonių ir vartotojų reikia geresnio našumo nei 99,9 proc. patikimumo vietinis elektros tinklas. Šiems reikliems vartotojams reikia to, ką komunalinės paslaugos vadina aukščiausios kokybės galia: grynos, aukščiausios kokybės elektros sultys, kurios teka be trikdžių. Gamintojams, bankams, telekomunikacijų paslaugų teikėjams – beveik bet kuriai įmonei, kuri priklauso nuo kompiuterių ar skaitmeninės įrangos, pvz., žiniatinklio serverių ir maršrutizatorių, reikia aukščiausios galios. Energetikos ekspertai sutinka, kad vienintelis patikimas būdas tai gauti – tai susikurti patiems.

Pramonės operacijos jau seniai tai daro, tačiau gyvenamieji ar komerciniai vartotojai negalėjo patenkinti savo poreikių naudodamiesi turimomis mažomis elektros sistemomis: dyzeliniai generatoriai, kurie palaiko ligonines gyvas, yra per garsūs ir nešvarūs priemiesčio rajonams. Saulės energija vis pigėja, tačiau ji ne visada gali tiekti kilovatus. Ne todėl, kad šios technologijos galėjo daug ką pakeisti, nes pagal valstijos įstatymus dauguma energijos vartotojų buvo pririšti prie vietinių paslaugų. Reguliavimo panaikinimas visa tai keičia, išlaisvindamas vartotojus ir išlaisvindamas investicijų ir naujovių srautą. Pirmieji šios technologijų plėtros bangos produktai yra švarios, tylios ir patikimos mikroturbinos, sukurtos septintajame dešimtmetyje, kad būtų tiekiama elektros energija oro kondicionavimo ir cirkuliacijos sistemoms orlaiviuose. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje jie pateko į vartotojų rinką, dėka Rosen Motors – bendrovės, kurią sukūrė Compaq Computer įkūrėjas Benas Rosenas, kurianti turbinomis varomus hibridinius elektromobilius.

Tačiau Roseno įmonė pralenkė savo laiką ir sumokėjo kainą, susitraukusi 1997 m. prieš pat Toyota ir Honda Japonijoje išleidžiant dujinius ir elektrinius hibridus. Praėjusiais metais Japonijos automobilių gigantai į Ameriką atgabeno hibridus, priversdami Detroitą skubotai kurti savo hibridinius automobilius.

Nors įmonės automobilių gamybos įmonė žlugo, jos mikroturbinos energijos šaltinis veikia kitoje Rosen įmonėje: Chatsworth, CA įsikūrusioje Capstone Turbine. „Capstone“ 30 kilovatų galios mikroturbina veikia taip pat, kaip kelių šimtų megavatų gamtinėmis dujomis kūrenamos elektrinės, kurios palaiko elektros tinklą. Uždekite kurą (gamtinės dujos, benzinas, žibalas – beveik viskas, kas dega) ir greitai besiplečiančios degimo dujos stumia turbinos mentes, kad suktųsi rotorius ir generuotų elektrą. Mikroturbinų išmetamosiose dujose yra tik maždaug trys milijoninės dalys smogą formuojančių azoto oksidų – maždaug šimtą kartų mažiau nei dyzeliniuose generatoriuose – ir praktiškai nėra suodžių.

O mikroturbina yra pasirengusi įveikti atstumą neišdegdama dėl oro guolių, plūduriuojančių turbiną ant turbulentiškos, vos dviejų mikrometrų storio oro plėvelės. Pneumatiniai guoliai nejaučia trinties ir nesusidėvėjimo, net esant dideliam greičiui – daugiau nei 1500 apsisukimų per sekundę „Capstone“ turbinoje – tai sudegintų suteptus guolius.

Kuro elementų jėgainės veiks dar sklandžiau ir pigiau, nes jos yra kietojo kūno: kuro elementai, užuot degę angliavandenilius, naudoja garus ir katalizatorius, kad išlaisvintų kuro vandenilio atomus ir pašalintų elektronus. Vengiant degimo ir apeiti mechaniką, ši technologija tampa švari ir efektyvi: kuro elementai, veikiantys gamtinėmis dujomis, praktiškai neišskiria azoto oksido ir 40 procentų kuro energijos paverčia elektra (trečdaliu daugiau nei mikroturbina). Iššvaistomos energijos surinkimas naudojant kuro elemento karšto vandens šalutinį produktą pastato orui ir vandeniui pašildyti padidina bendrą energijos vartojimo efektyvumą iki 80 ar daugiau procentų.

Mažiausiai pusšimtis kuro elementų rūšių kuriama elektros energijai gaminti. Geriausia viltis gauti mažesnius, pigesnius įrenginius slypi lengvoje, kompaktiškoje versijoje, paremtoje struktūra, žinoma kaip protonų mainų membrana. Tai technologija, už kurią galime padėkoti automobilių pramonei; „Ford“, „DaimlerChrysler“ ir „Toyota“ investuoja milijardus, kad šios rūšies kuro elementai būtų pakankamai galingi ir pigūs, kad pakeistų vidaus degimo variklį ( matyti Užpildykite vandeniliu , TR 2000 m. lapkritis/ gruodis ).

Technologijoms plintant iš automobilių pramonės, daugybė naujų įmonių, įskaitant Ballard Power Systems of Burnaby, Britų Kolumbija ir Plug Power of Latham, NY, stumia protonų mainų membranų technologiją stacionariai energijos gamybai. Tikslas – 1–15 kilovatų galios elektrinės, kad šeima paskelbtų nepriklausomybę nuo elektros tinklo; didesni agregatai, nuo 60 iki 250 kilovatų, tą patį padarytų biurams. Nors šios įmonės turi agresyvių rinkodaros planų, realybė – inžinerinių kliūčių pavidalu – ėmė kištis. „Plug Power“ ir jos rinkodaros partneris „General Electric“ šiemet planavo pirmieji parduoti tūkstančius gyvenamųjų namų. Tačiau netikėtai sudėtinga sukurti įrenginius nuolatiniam veikimui be trikdžių, todėl „Plug Power“ dabar tikisi, kad 2002 m. pirmoje pusėje bus pristatytos komercinės kuro elementų sistemos.

Apsauginis elektros tinklas

„Micropower“ randa keletą pirmųjų pritaikymų nuotolinėms operacijoms, kurios neturi tinkamos prieigos prie centralizuotai pagamintos elektros. Pavyzdžiui, mikroturbinos buvo populiarios naftos gręžimo platformose Albertoje, Kolorado valstijoje ir Teksase. Šie įrenginiai yra virš daug energijos turinčio skystojo aukso atsargų, bet yra už tinklo arba jo pakraštyje, kur elektros srovė negali palaikyti sunkios įrangos. Šiuolaikiniai laukiniai gyvūnai taip pat patiria spaudimą iš aplinkos reguliuotojų, siekdami pažaboti sieros turinčių dujų, susijusių su daugeliu šulinių, degimą. Mikroturbinos veiks beveik viskuo, įskaitant šias rūgščias dujas, todėl pritraukite vieną prie šulinio galvutės ir galėsite panaudoti šį aplinkos nepatogumą varydami siurblius.

Energijos gamybos be degalų sąnaudų ekonomika yra tokia įtikinama, kad mikroturbinos daugelį naftos gręžinių gali paversti atokiomis elektrinėmis, kurios generuoja perteklinę galią parduoti tinkle. Plėtros pajėgumai yra milžiniški: vien Teksaso naftos gręžiniuose per metus paprastai išliejama milijardas kubinių metrų rūgščių dujų. To pakanka pagaminti daugiau nei 400 megavatų elektros energijos, atitinkančios vidutinio dydžio komunalinę elektrinę. Sąvartynai ir nuotekų valymo įrenginiai gali būti naudingiausi. Nuo praėjusio pavasario „Capstone“ mikroturbina virškina metaną, kuris fermentuojasi iš antros pagal dydį pasaulyje šiukšlių krūvos – Los Andželo apygardos Puente Hills sąvartyno, ir sukuria tik 1,3 milijono dalių. azoto oksidų. Tai daug švariau nei 30 milijonų dalių, išsiskiriančių deginant dujas.

Tačiau išmetamųjų dujų transformavimas yra nišinė galimybė, o tokios įmonės kaip „Capstone“ ir „Ballard“ tikisi daug daugiau. Jų planas: sugauti reguliavimo panaikinimo bangą ir milijonus energijos vartotojų paversti energijos gamintojais. Reguliavimo panaikinimas pašalina monopolinę apsaugą, dėl kurios nauji energijos gamintojai, ypač gyvenamieji ir komerciniai vartotojai, nepateko į rinką. Monopolinėje aplinkoje nebuvo svarbu, ar turėjote šias nuostabias technologijas, kurias galite gaminti patys, nes buvote priversti pirkti energiją iš komunalinių paslaugų, sako Wayne'as Gardneris, Filadelfijoje įsikūrusios Exelon Capital Partners verslo plėtros ir strategijos vadovas. JAV energijos milžinės „Exelon“ rizikos kapitalo padalinys.

Kadangi reguliavimo panaikinimas suteikia vartotojams didesnę laisvę gaminti energiją, tai taip pat suteikia daugiau priežasčių tai daryti. Sunkus perėjimas prie nereguliuojamos rinkos sukelia neapibrėžtumo miglą energetikos pramonėje, atgrasant komunalines paslaugas padidinti gamybos pajėgumus ir atnaujinti perdavimo linijas. Energetikos ekspertai dėl šios žiemos žlugimo kaltina Kalifornijos neryžtingą perėjimą prie konkurencingos energijos rinkos. Ir tampa aišku, kad vienas iš problemų, susijusių su silpnu tinklu, yra mikro galia. Aukščiausios kokybės galia aiškiai yra dominuojanti paskirstytos energijos rinka artimiausiu metu, sako Danas Rastleris, elektros energijos tyrimų instituto Palo Alte, Kalifornijoje, paskirstytos energijos ekspertas. Esama paskirstymo sistema nepajėgi patenkinti tos rinkos patikimumo poreikių.

Pasak tyrimų įmonės „Frost & Sullivan“, aukščiausios kokybės galia jau dabar yra 7–10 milijardų dolerių per metus Šiaurės Amerikos rinka. Šiandien didžioji dalis to gaunama iš akumuliatorių ir dyzelinių variklių, kurie yra atsarginiai energijos šaltiniai. Tačiau laisvė gaminti elektrą gali atverti šią rinką. Aukščiausios galios ieškotojai, prie gamtinių dujų linijos prijungiantys mikroturbinas ir kuro elementus, nebeapsiriboja savo generatoriais tik tada, kai užgęsta šviesa. Jie gali sutaupyti pinigų įsijungdami, kai tinklo kaina viršija kuro kainą. Kai kurios valstybės netgi leidžia mikroelektros gamintojams parduoti perteklinę energiją atgal į tinklą, kad gautų pelną.

Šis gebėjimas žaisti energijos rinkose augs, kai komunalinės paslaugos pereis prie kainodaros realiuoju laiku, kai elektros energijos kaina iš tinklo atspindi jos gamybos sąnaudas. Didžiausios paklausos laikais, kai komunalinės paslaugos turi paleisti mažiausiai efektyvias gamyklas, kainos kyla. Mikroelektros blokai kainodarą stebės naudodamiesi interneto ryšiu arba skaitmeniniu signalu, įterptu į elektros energiją. Naudodami šią informaciją jie palygins dujų ir elektros kainas ir automatiškai įsijungs, kai kainų skirtumas bus palankus.

Tačiau energijos gamyba nėra pagrindinė daugelio įmonių (jau nekalbant apie buitinius vartotojus) kompetencija, todėl bus svarbu rasti žmones, kurie galėtų sklandžiai valdyti mikroelektrą. Kylant gamtinių dujų kainoms, netinkamu laiku įjungus mikroelektrą, gali kainuoti nemažai. Technologijų kūrėjai ir daugelis investuotojų daugiau dėmesio skyrė tam, kad technologija būtų sukurta, negalvodama apie operacijų pusę, kas ją palaikys, kas ją įdiegs, kas jai suteiks garantiją, sako „Exelon Gardner“.

Geriausias „Capstone“ atsakymas yra „Williams International“, Talsos valstijoje veikiantis energijos milžinas, kuris pardavė arba išnuomojo 60 iš pirmųjų 1000 mikroturbinų, kurias Capstone pagamino praėjusį lapkritį. „Williams“, kurios vamzdynais tiekiama beveik 20 procentų JAV gamtinių dujų tiekimo, teikia visą energijos paslaugų paketą: finansuoja mikroelektros bloką, tiekia energiją iš tinklo ir padeda vartotojams nustatyti, kada prasminga skutimasis (įmonė yra pirmaujanti prekybininkė). elektros ir gamtinių dujų). Mory Houshmandas, Williams Distributed Power Services padalinio direktorius, sako, kad Williams tikisi, kad jos didmenininkai Jungtinėse Valstijose, Pietų Amerikoje ir Pietryčių Azijoje šiemet įrengs apie 1500 mikroturbinų, o 2002 metais – dar 2000–3000 mikroturbinų.

Enron – Hiustone įsikūrusi energetikos gigantė ir „Williams“ konkurentė – tokią pat galimybę mato ir kuro elementais. Praėjusį rudenį „Enron“ sudarė aljansą su „FuelCell Energy“, investuodama 5 mln. apšviesti 10 000 namų). Jeremy Blachmanas, „Enron Energy Services“ generalinis direktorius, labai vertina mikro galią. Kai elektros energijos rinkos kaina iškyla visur ir pasiekia kai kuriuos lygius, kuriuos matėme didžiausios vasaros paklausos metu – iki 7000 USD už megavatvalandę, paskirstyta gamyba su kuro elementais tampa daug ekonomiškesnė. (Net ir esant aukštoms šiandienos kainoms, gamtinės dujos kainuotų mažiau nei 100 USD už megavatvalandę už mikroturbiną ir mažiau nei 75 USD už megavatvalandę už kuro elementą.)

Galia nuo visų

Didelės energetikos įmonės, tokios kaip Williams ir Enron, mikroelektros vilioja ne tik mažų elektrinių pardavimą ir nuomą. Šios organizacijos mato besivystančią galimybę, kuri leis masiškai parduoti dujas ir elektrą. Sujunkite tūkstančių kuro elementų ir mažų turbinų produkciją į virtualią elektrinę, o didžiausias skutimasis taps prekyba energija. Jei Williams galėtų nuotoliniu būdu suaktyvinti tūkstančius mikroturbinų savo klientų patalpose, įmonė galėtų generuoti šimtus megavatų pardavimui didmeninėje rinkoje. Houshmandas teigia, kad tai gali žymiai sumažinti mikroturbinos kainą, priviliodama tokias įmones kaip jo įmonė prisiimti didesnę dalį: pažiūrėkite į mobiliuosius telefonus. Prieš keletą metų jie buvo labai brangūs, o dabar paslaugų teikėjai juos dovanoja. Kodėl? Nes jie parduoda paslaugą.

Virtualių elektrinių idėja taip pat galėtų sužavėti tradicines komunalines paslaugas, kurios iki šiol buvo nerūpestingos technologijoms, leidžiančioms vartotojams ir įmonėms gaminti savo energiją. Anksčiau komunalinės paslaugos statydavo kliūtis paskirstytai galiai, pvz., mokesčius už avarinės atsarginės kopijos paslaugą. Ritchie Priddy, „Cambridge Energy Research Associates“ paskirstytos energijos direktoriaus pavaduotojas Kembridže, MA, sako, kad komunalinės paslaugos išlieka dviprasmiškos dėl mikrogalios. Pavyzdžiui, daugelis komunalinių paslaugų dabar moka mažmeninę prekybą už perteklinę energiją, gaunamą iš saulės kolektorių ar vėjo turbinų – tai energijos srovelė, kuri nekelia konkurencijos. Tačiau tos pačios komunalinės įmonės mažai arba visai nemoka už mikroturbinų ir dyzelinių variklių galios perteklių, kur kilovatai tikrai gali padidėti. Kai kurios komunalinės paslaugos naudoja paskirstytą generaciją, tačiau atvirai kalbant, jos tai daro savo sąlygomis, sako buvęs komunalinių paslaugų įmonės vadovas Priddy.

Mikroelektros šalininkai, tokie kaip Priddy, nori įtikinti elektros įmones, kad mikroelektros generatorių platinimas galėtų padėti jų veiklai padėti stabilizuoti tinklą. Yra keletas viltingų ženklų. Pavyzdžiui, Japonijos komunalinės įmonės subsidijuoja kuro elementų, šildančių vandenį ir išleidžiančių vieną kilovatą elektros energijos, kūrimą – niekur neužtenka sulčių namų ūkiui (vien skrudintuvas sunaudoja daugiau nei kilovatą), tačiau jų pakanka, kad būtų lengviau. perkrautų elektros linijų apkrova. Virtualios elektrinės galėtų turėti dinamiškesnį poveikį tinklui: užuot prašydami vartotojų išjungti savo įrangą, kai energijos poreikis sumažės, įsivaizduokite, kad Kalifornijos tinklo valdikliai nuotoliniu būdu įjungia tūkstančius mikroturbinų ir kuro elementų, kad patenkintų didžiausią paklausą.

paslėpti