Нам потрібні міцніші, розумніші електричні сітки

Нам потрібні міцніші, розумніші електричні сітки

Спосіб генерації, доставки та використання енергії повинен кардинально змінитися, якщо ми хочемо задовольнити потреби 21st століття.

У будь-який день у США близько півмільйона людей перебувають без влади протягом двох і більше годин. Колись Національна академія інженерії була визнана найбільш впливовою інженерною інновацією 20-го століття, енергосистема в Північній Америці працює з технологіями в основному з 1960 та 70.

Основні наслідки, пов'язані з погодою, зросли

В останні десятиліття кількість та частота погодних аварій, пов'язаних з погодою, зросли. Між 1950 і 80s відключення збільшувались з двох до п'яти щороку; від 2008 до 2012, відключення збільшувались між 70 і 130 на рік. Тим часом потреби в електроенергії швидко зростають. Тільки Twitter додає більше, ніж попиту 2,500 мегават-годин у світі в рік. За прогнозами, світовому постачанню електроенергії потрібно буде втричі перевищити 2050, щоб не відставати від попиту. Для цього знадобиться значна прихильність.

За останнє десятиліття ризик виникнення електроенергії збільшився через старіння інфраструктури, відсутність інвестицій та політики, що сприяє модернізації, та загрозу, яку становлять тероризм та зміни клімату. У міру зміни клімату мінливість погодних явищ зростала. Ми будемо бачити більш екстремальні події. І ми побачимо їх з більшою частотою. Ураган Сенді, схоже, є прикладом цього.

Після Сенді було порушено питання відновлення електроенергії стосовно екстремальної погоди та зміни клімату. Потрібно розуміти, що масовий, фізичний напад за шкалою урагану Сенді повинен принаймні тимчасово перекрити енергетичну інфраструктуру. Жодна сума грошей чи технологій не може гарантувати безперебійне електрообслуговування за таких обставин.

Нам потрібна розумна сітка, яка ефективно та надійно відповідатиме вимогам всебічно цифрового суспільства в умовах зміни клімату та інших екстремальних подій, забезпечуючи при цьому високу якість життя та стимулюючи економічне зростання. Важливо пам’ятати, що США тільки починається адаптуватися до більш широкого спектру ризику. Економічні інвестиції для зміцнення мережі та стійкості підтримки залежать від регіону, корисності, старого обладнання та навіть функціонування та розташування обладнання на території служби комунального підприємства.

Електрична сітка повинна суттєво змінитися

Електрична мережа повинна кардинально змінитися. Нам потрібна розумніша сітка, яка ефективно та надійно відповідатиме вимогам всебічно цифрового суспільства в умовах змін клімату та інших екстремальних подій, забезпечуючи при цьому високу якість життя та стимулюючи економічне зростання. Така електромережа забезпечить достатню пропускну спроможність для зв'язку нових споживачів природного газу, прибережних або морських вітроелектростанцій, сонячних установок та інших відновлюваних джерел енергії до споживачів. Він також буде функціонувати як система самолікування, використовуючи цифрові компоненти та комунікаційні технології в режимі реального часу для моніторингу його електричних характеристик у будь-який час та постійно налаштовуючись, щоб він працював у оптимальному стані, передбачив проблеми та міг швидко ізолювати частини мережі, яка відчуває відмову від решти системи, щоб уникнути поширення зривів та забезпечити більш швидке відновлення.

Для перетворення нашої нинішньої інфраструктури в інтелектуальну сітку, що самолікується, необхідно розгорнути та інтегрувати декілька технологій. Ідеальна система розумної сітки складається з мікросетки - це невеликі, в основному самодостатні енергосистеми, - і потужніша, розумніша високовольтна енергосистема, яка служить опорою для загальної системи та дає можливість інтегрувати значно більшу кількість вітру та відновлюваних ресурсів. Завдяки більш потужній та розумній електромережі до 40 року 2030% нашої електроенергії в США може надходити від вітру, який частково замінить викопне паливо, яке в даний час використовується для електроенергії та транспортування.

Заміна традиційних аналогових технологій цифровими компонентами

Оновлення інфраструктури мережі для можливостей самолікування вимагає заміни традиційних аналогових технологій цифровими компонентами, програмними процесорами та технологіями енергетичної електроніки. Вони повинні бути встановлені у всій системі, щоб її можна було контролювати цифровим шляхом, що є ключовим компонентом сітки, яка є самоконтролем та самолікуванням.

Значна частина технологій та систем, що стоять за енергосистемами самолікування, походить із сектору військової авіації, де я працював протягом 14 років над пошкодженими пошкодженнями польотними системами літаків F-15, оптимізуючи логістику та вивчаючи виживання ескадрильї та ефективність місії. У січні 1998, коли я приєднався до Науково-дослідного інституту електроенергетики, я допоміг принести ці концепції в електроенергетичні системи та інші критичні інфраструктурні мережі, включаючи енергію, воду, телекомунікації та фінанси. Після вересневих 11, 2001, терористичні атаки, стійкість та безпека стали ще більш важливими.

Розумніша сітка дозволить економити мільярди на рік

Розумніша електромережа зменшить витрати на відключення приблизно на $ 49 мільярдів на рік та зменшить рівень СО2 викиди на 12 – 18 відсотків на 2030.

Вартість розумнішої мережі залежатиме від того, скільки інструментів ви фактично використовуєте, таких як магістраль зв'язку, підвищений рівень безпеки та підвищена стійкість. Загальна ціна коливається приблизно від 340 до 480 млрд. Дол. США, що за 20-річний період становило б від 20 до 25 млрд. Дол. США на рік. Але відразу ж вигоди становлять 70 мільярдів доларів на рік у підвищенні ефективності та зменшенні витрат на відключення, а в рік, коли буває багато ураганів, крижаних штормів та інших хвилювань, ця користь йде ще далі. В даний час відключення з усіх джерел коштують американській економіці від 80 до 188 млрд доларів щороку. Розумніша мережа зменшить витрати на відключення приблизно на 49 мільярдів доларів на рік та зменшить CO2 викиди на 12 – 18 відсотків на 2030. Крім того, це збільшить ефективність системи на понад 4 відсотків - це ще $ 20.4 мільярдів на рік.

Витрати покривають найрізноманітніші вдосконалення для приведення системи подачі електроенергії до рівнів продуктивності, необхідних для розумної мережі. Вони включають інфраструктуру для інтеграції розподілених енергоресурсів та досягнення повного зв’язку з замовниками, але не включають витрати на виробництво, витрати на розширення передачі для додавання відновлюваних джерел енергії та для задоволення зростання навантаження, або витрати клієнтів на готову смарт-мережу прилади та пристрої. Незважаючи на витрати на впровадження, інвестування в електромережу значною мірою окупиться. При фактичних інвестиціях за кожен долар прибуток становить приблизно $ 2.80 до $ 6 для широкої економіки. І ця цифра дуже консервативна.

Але це також стосується 1) підвищення кібер / ІТ-безпеки та загальної енергетичної безпеки, а безпека вбудована в дизайн як частина шаруватої архітектури оборонної системи та 2) створення робочих місць та економічні вигоди. Дійсно, на мій погляд, наша цифрова економіка 21st століття залежить від того, як ми будемо робити ці інвестиції, незалежно від прогнозу настання більш екстремальної погоди у міру зміни клімату.

Втрачені роки 15 сперечаються про роль влади

Ми витрачали 15 років, сперечаючись про ролі державного та приватного секторів, в той час як наші глобальні конкуренти адаптуються та впроваджують інновації. Як доказ економічного аргументу, врахуйте урядовий стимул 2009 Американського закону про відновлення та реінвестування та відповідну підтримку комунальних послуг та приватний сектор у програмах інвестиційного гранту Smart Grid та демонстрації Smart Grid. Станом на березень 2012, загальна вкладена вартість у розмірі $ 2.96 млрд для підтримки проектів інтелектуальної мережі отримала щонайменше $ 6.8 мільярдів у загальному обсязі економічного виробництва. В цілому, близько 47,000 еквівалентних робочих місць на повний робочий день підтримали інвестиції. На кожні прямі витрати у розмірі 1 мільйонів доларів ВВП збільшувався на $ 2.5 мільйонів до 2.6 мільйонів доларів.

Ми витрачали 15 років, сперечаючись про ролі державного та приватного секторів, а наші глобальні конкуренти адаптуються та впроваджують інновації. Нам потрібно відновити державно-приватне партнерство, скоротити бюрократію та зменшити хмару невизначеності щодо рентабельності інвестицій в модернізацію інфраструктури. Коли в минулому нація брала на себе такі стратегічні зобов'язання, окупність була величезною. Подумайте про систему міждержавного шосе, проект місячного посадки та Інтернет.

Вирішення кожного з цих викликів призвело до зростання світового економічного зростання за рахунок комерції, розвитку технологій та їх поєднання. У процесі роботи ми створили висококваліфіковану, адаптивну робочу силу. Тепер ми повинні вирішити, чи будувати інфраструктуру електроенергетики та енергетики, яка підтримує цифрове суспільство 21st століття, чи залишатись позаду як промислова реліквія 20 ст.

Ця стаття спочатку з'явилася на Ensia

про автора

амінової масиМассуд Амін виконує функції кафедри HW Sweatt в галузі технологічного лідерства, керуючи ним Інститут технологічного лідерства (TLI)  і є Викладач викладача університету і професор електротехніки та комп'ютерної інженерії в університеті Міннесоти. Він працює над створенням інтелектуальної, безпечної та стійкої інфраструктури. Він веде великі проекти в розумних сітках, є головою правління IEEE Smart Grid, і вважається батьком розумної сітки.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

слідкуйте за InnerSelf далі

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeinstagram iconпінтрест значокrss значок

 Отримайте останні по електронній пошті

Щотижневий журнал Щоденне натхнення

ОСТАННІ ВІДЕО

Почалася велика міграція клімату
Почалася велика міграція клімату
by супер Користувач
Кліматична криза змушує тисячі людей у ​​всьому світі втекти, оскільки їхні будинки стають дедалі непридатними для життя.
Останній льодовий період розповідає нам, чому нам потрібно дбати про 2 ℃ зміну температури
Останній льодовий період розповідає нам, чому нам потрібно дбати про 2 ℃ зміну температури
by Алан Н Вільямс та ін
В останній доповіді Міжурядової групи з питань зміни клімату (МГЕЗК) зазначено, що без істотного зменшення…
Земля залишається придатною для життя мільярди років - саме те, наскільки нам пощастило?
Земля залишається придатною для життя мільярди років - саме те, наскільки нам пощастило?
by Тобі Тіррелл
Еволюція зайняла 3 або 4 мільярди років, щоб отримати Homo sapiens. Якби клімат повністю зазнав краху лише один раз у цьому ...
Як картографування погоди 12,000 XNUMX років тому може допомогти передбачити майбутні зміни клімату
Як картографування погоди 12,000 XNUMX років тому може допомогти передбачити майбутні зміни клімату
by Бріс Рі
Кінець останнього льодовикового періоду, приблизно 12,000 років тому, характеризувався заключною холодною фазою, яка називалася Молодший дріас ...
У цьому столітті Каспійське море має впасти на 9 і більше метрів
У цьому столітті Каспійське море має впасти на 9 і більше метрів
by Френк Весселінг і Маттео Латтуада
Уявіть, що ви перебуваєте на узбережжі і дивитесь на море. Перед вами лежить 100 метрів пустого піску, який виглядає як ...
Венера ще колись була схожа на Землю, але кліматичні зміни зробили її непридатною для життя
Венера ще колись була схожа на Землю, але кліматичні зміни зробили її непридатною для життя
by Річард Ернст
Ми можемо багато чого дізнатись про кліматичні зміни від Венери, нашої сестринської планети. В даний час Венера має поверхневу температуру…
П’ять кліматичних недовір: аварійний курс у дезінформації клімату
П’ять кліматичних недовір: катастрофа в дезінформації клімату
by Джон Кук
Це відео являє собою катастрофічний курс дезінформації клімату, узагальнюючи ключові аргументи, використані для сумніву в реальності ...
Арктика не була такою теплою протягом 3 мільйонів років, і це означає великі зміни для планети
Арктика не була такою теплою протягом 3 мільйонів років, і це означає великі зміни для планети
by Джулі Бригам-Гретт та Стів Печ
Щороку морський крижаний покрив у Північному Льодовитому океані зменшується до найнижчої точки в середині вересня. Цього року він вимірює лише 1.44…

ОСТАННІ СТАТТІ

зелена енергія2 3
Чотири можливості зеленого водню для Середнього Заходу
by Крістіан Тае
Щоб запобігти кліматичній кризі, Середньому Заходу, як і решті країни, потрібно буде повністю декарбонізувати свою економіку шляхом…
ug83qrfw
Необхідно покінчити з основним бар’єром на шляху реагування
by Джон Мур, На Землі
Якщо федеральні регулятори зроблять правильну річ, споживачі електроенергії на Середньому Заході незабаром зможуть заробляти гроші, поки…
дерева для висадки клімату2
Посадіть ці дерева, щоб покращити життя міста
by Майк Вільямс-Райс
Нове дослідження визначає, що живі дуби та американські явори є чемпіонами серед 17 «супердерев», які допоможуть зробити міста…
дно північного моря
Чому ми повинні розуміти геологію морського дна, щоб використовувати вітри
by Наташа Барлоу, доцент четвертинних змін навколишнього середовища, Університет Лідса
Для будь-якої країни, яка має легкий доступ до мілководного і вітряного Північного моря, офшорний вітер буде ключем до досягнення мережі…
3 уроки лісових пожеж для лісових міст, коли вогонь Діксі руйнує історичний Грінвілл, Каліфорнія
3 уроки лісових пожеж для лісових міст, коли вогонь Діксі руйнує історичний Грінвілл, Каліфорнія
by Барт Джонсон, професор ландшафтної архітектури, Університет штату Орегон
Пожежа, що горить у спекотному сухому гірському лісі, прокотилася містом Золота лихоманка Greenрінвілль, Каліфорнія, 4 серпня…
Китай може досягти цілей у сфері енергетики та клімату, обмежуючи енергію вугілля
Китай може досягти цілей у сфері енергетики та клімату, обмежуючи енергію вугілля
by Елвін Лін
На кліматичному саміті Лідера у квітні Сі Цзіньпін пообіцяв, що Китай «буде суворо контролювати енергію, що працює на вугіллі…
Блакитна вода, оточена мертвою білою травою
Карта відстежує 30 -річні екстремальні сніготанення в США
by Мікайла Мейс-Арізона
Нова карта екстремальних подій танення снігу за останні 30 років пояснює процеси, що сприяють швидкому таненню.
Літак скидає червону вогнезахисну речовину на лісову пожежу, коли пожежники, припарковані вздовж дороги, дивляться у оранжеве небо
Модель передбачає 10-річну спалах пожежі, потім поступове зменшення
by Ханна Хікі-У. Вашингтон
Погляд на довгострокове майбутнє лісових пожеж передбачає початковий, приблизно десятирічний, спалах пожежі,…

 Отримайте останні по електронній пошті

Щотижневий журнал Щоденне натхнення

Нове ставлення - нові можливості

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Ринок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Всі права захищені.