V poledne 22. října 2007 přijala kalifornská univerzita v San Diegu nouzové volání od místní obsluhy. Požáry v regionu zničily a deaktivovaly elektrické vedení a provozovatel kalifornské sítě vyhlásil nouzový přenos energie. Společnost San Diego Gas & Electric požádala univerzitu, aby snížila množství elektřiny, které čerpala ze sítě, a pokud možno začalo vyrábět energii pro použití jinými zákazníky z veřejných služeb.
Do 10 minut se kampus rozvinul z odebrání 4 megawattů elektřiny z elektrické sítě na napájení 3 megawattů, říká Byron Washom, ředitel strategických energetických iniciativ pro UCSD. "Tohle 7 megawattů představovalo tenkou hranici břitvy mezi mřížkou plynu a elektrické energie v San Diegu, která zbývala nebo se zhroutila."
Areál v San Diegu dokázal částečně reagovat tak rychle, protože před půl stoletím se jeho zakladatelé rozhodli položit základy pro soběstačný zdroj energie nebo to, co odborníci v oblasti energie dnes nazývají „mikro mřížkou“. První stavba postavená na kampus v roce 1962 byla centrální elektrárna navržená tak, aby dodávala elektřinu spalovanou elektřinou a dálkové vytápění a chlazení budov školy. To samo o sobě bylo a není neobvyklé pro akademický nebo firemní kampus. V průběhu let však UCSD získala soběstačnost přidáním parních turbín, solárních fotovoltaických panelů, palivových článků a akumulace energie, kromě instalace elektrického vedení pro přenos elektřiny do a z elektrické sítě SDG & E.
Všechna tato aktiva nyní fungují pod kontrolou sofistikovaného systému řízení energie a mikrogrus kampusu umožňuje univerzitě vyrábět, skladovat a odesílat elektřinu podle potřeby - nakonec poskytuje 92 procent elektřiny použité na kampusu. Přestože univerzita normálně odebírá elektřinu ze sítě SDG & E, aby uspokojila své zhruba 38 megawattové zatížení, může se také přepnout do „ostrovního“ režimu v případě problémů s výpadkem elektřiny nebo výpadků, čímž uspokojí všechny své vlastní potřeby elektřiny. A když je nedostatek elektřiny v hlavní elektrické síti sloužící větší San Diegu, může UCSD prodat energii SDG & E.
V reakci na nouzové volání z roku 2007 univerzita vypálila 3-megawattovou parní turbínu a snížila spotřebu energie úpravou nastavení regulace klimatu a přepnutím na studenou vodu pro svůj chladicí systém místo z vysoce účinných tepelných akumulačních nádrží namísto elektrických chladičů. "Díky dvěma kliknutímům myši můžeme pomocí našeho řídicího systému změnit na akademické půdě 4 000 termostatů, " říká Washom.
UCSD a další provozovatelé mikropříslušenství nabízejí moderní pohled na malé stejnosměrné napájecí systémy instalované v továrnách a městských centrech počínaje 70. lety 20. století. Stejně jako u těchto raných systémů mají tyto nové návrhy spíše lokální výrobu a distribuci elektřiny než dálková přenosová vedení a vzdálené centralizované elektrárny, které charakterizovaly rozvodnou síť 20. století. "V současné době dekonstruujeme energetickou síť zpět na [Thomas] Edison, " říká Jim Reilly, jehož poradenská společnost Reilly Associates radí Ministerstvu energetiky při provozu s mikropříslušenstvím.
Kořeny tohoto trendu dekonstrukce sahají až do konce 90. let, kdy se americké ministerstvo energetiky rozhodlo zahájit výzkum přenosu energie a spolehlivosti. Tento krok přišel jako reakce na deregulaci elektřiny a očekávání nadcházející vlny střešních solárních panelů a dalších forem decentralizované výroby energie. „V té době jsme vlastně neměli koncept„ mikrogridů “jako takový, “ říká Chris Marnay, jeden z průkopníků výzkumu v oblasti mikro sítí. Myšlenka lokální výroby energie byla stará. Ale to vyžadovalo pokroky v řízeních a výkonové elektronice, aby bylo možné vytvořit skutečnou mikro mřížku, která by mohla interagovat a „ostrovovat“ z větší energetické sítě. Během několika let, Marnayova výzkumná skupina v Lawrence Berkeley National Laboratory formalizovala pojem microgrid v projektu pro Kalifornskou energetickou komisi.
Výhody, které poskytuje mikrotříčka UCSD - pohyblivost a soběstačnost - jsou nyní velmi žádané mezi uživateli energie, kteří v případě přerušení napájení riskují vážné následky, jako jsou univerzity provozující citlivé laboratorní vybavení, vojenské základny držící systémy kontroly zbraní a manipulace s datovými centry obrovské množství informací. "Jsou to zařízení, která chtějí neobvykle vysoce kvalitní energii, kde v tuto chvíli vidíme většinu akce, " říká Marnay, která odešla v červnu ze skupiny Grkel Integration Group od Berkeley Lab.
Extrémní povětrnostní události v posledních letech, jako je hurikán Sandy, připomněly podnikatelským, vojenským a politickým vůdcům křehkost elektrické infrastruktury ve Spojených státech. „Zvyšující se četnost přírodních katastrof vyvolává silnější zájem o řešení pro výrobu mřížky a záložních zdrojů energie, “ říká Brian Carey, který vede americkou poradenskou praxi v oblasti čistých technologií pro účetní společnost PricewaterhouseCoopers, známou jako PwC.
Například 71 miliónů dolarů, které byly vybudovány v ústředí US Food and Drug Administration, dodalo energii kampusu během hurikánu Sandy a po něm, když došlo k poklesu regionální rozvodné sítě. V březnu 2011 společnost Sendai Microgrid umístěná na kampusu univerzity Tohoku Fukushi v Sendai City v Japonsku pokračovala v dodávkách energie a tepla zákazníkům poté, co ničivé zemětřesení v Tohoku a tsunami snížily dodávky energie v okolním regionu.
I když odolnost je již dlouho klíčem k přitahování mikropříslušenství pro zařízení s kritickým zatížením energie, měnící se ceny energie a technologický pokrok v současné době přinášejí mikropříslušenství do dosahu měst a čtvrtí, které chtějí místní kontrolu nad svým napájením nebo čistší energií, než jakou nabízejí jejich nástroj.
Solární fotovoltaické panely nyní stojí o 80 procent méně, než tomu bylo v roce 2008. Poradenská společnost McKinsey & Company předpovídá, že ceny lithium-iontových baterií by mohly do roku 2020 klesnout na 200 $ za kilowatthodinu, z dnešních 500 až 600 $ na kilowatthodinu. Zařízení, která staví mikropřístroje, mohou také rok co rok ušetřit peníze tím, že nakupují méně elektřiny z místní sítě nebo, v některých případech, prodávají energii do veřejné sítě, když je zásobování omezené.
„Může to být významná úspora nákladů, pokud univerzita nebo nemocnice mohou skutečně prodávat energii na základě tržní ceny elektřiny v reálném čase, nejen za cenu, kterou by za normálních okolností zaplatili, “ říká Carey z PwC. "Ceny se mohou dramaticky pohybovat, od 15 do 20 centů za kilowatthodinu na jednociferné dolary za kilowatthodinu."
Podle Byron Washom z UCSD, univerzita ušetří 800 000 dolarů měsíčně za své účty za elektřinu tím, že vytvoří 92 procent elektřiny, kterou spotřebuje. Agentura FDA tvrdí, že její školní síťová síť šetří agentuře 11 milionů dolarů ročně v nákladech souvisejících s energií.
Technologie rychle zrající umožňuje lepší integraci a optimalizaci mikrogridních komponent. Společnost Washom například poznamenává, že vylepšené nástroje pro předpovídání solární energie informují systém řízení energie kampusu o tom, kdy nabít nebo vybít baterie. "Jsme svědky nadřazených řídicích systémů, které dokážou spravovat i mikrosítě, ale také o správu celého zařízení, " říká. "Existuje celá řada nových nástrojů, které vycházejí z toho, jak spravujete svou nabídku, vaši poptávku, vaše úložiště a dovozy." Brzy, Washom říká, energetičtí manažeři brzy vyhodnotí připravenost aktiv systému každých pár minut, aby předvídali nebo reagovat na měnící se podmínky.
Zatímco technologické závody napredují, odborníci však říkají, že jsou nutné nové politiky, které urychlí přijetí mikrosítě. Marnay říká, že současné americké politiky na státní a federální úrovni vyvíjejí pokrok v jednotlivých energetických technologiích, jako jsou solární, větrná a akumulační energie, ale pro nasazení těchto technologií ve složitých systémech, jako jsou mikropřístroje, je nutná větší podpora.
Ministerstvo energetiky již spolupracovalo s místními a státními úředníky na přizpůsobení vojenských návrhů mikrográd pro civilní aplikace. Například v New Jersey, kde hurikán Sandy vyřadil veřejnou dopravu a nechal některé obyvatele bez napájení na týden nebo déle, DOE spolupracuje s agenturou státní dopravy, aby navrhl mikrostřídel, která by pomohla udržet elektricky poháněné vlaky v provozu během přirozeného katastrofa.
Oddělení energetiky začalo také hrát aktivnější roli při stanovování standardů, které povedou návrh a fungování budoucích mikropřístrojů, jakož i jejich integraci do stávající energetické infrastruktury. I definice toho, co dělá mikrozásuvku, se mění: měřítko by mohlo v nadcházejících letech dosáhnout až 60 megawattů. Skupina odborníků z agentury vyvíjí plán komerčního mikrogridového systému v komerčním měřítku, který je schopen zkrátit výpadky o více než 98 procent za cenu srovnatelnou se záložním zdrojem energie poháněným naftou a současně snížit emise a zlepšit energetickou účinnost systému do roku 2020 nejméně 20 procent.
Carey říká, že standardizace by měla zefektivnit proces vývoje projektu, snížit náklady a zlepšit přístup k financování tím, že bankám usnadní hodnocení rizika. „Mít specializované inženýrství pro každou mikropříslušenství je zjevně velmi nákladný návrh a velká zátěž pro jejich nasazení, “ říká Marnay.
Na konci dne hrozí mikrogranta upřednostňovat centralizovaný model výroby a distribuce, který dominuje americké elektroenergetické soustavě déle než století, a veřejné sítě tento nový model přijímají pomalu. „Společnosti považují mikro mřížky za hrozbu pro své příjmy, “ říká Carey. Výhody napájení, které se mohou podle potřeby rozdělit nebo synchronizovat s tradiční sítí, však stále více získávají nástroje, jako je SDG & E. Carey říká: „Mělo by jim to umožnit udržovat mřížku stabilnější.“
