39 مليون دولار لفتح سد الطاقة المتجددة بالولايات المتحدة الأمريكية على مصراعيه

سؤال سريع: ما هي أكبر عقبة تعوق تطوير الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة؟ إذا كنت تفكر في أن العقبة برتقالية وتغرد طوال الوقت ، فمن المحتمل أنك لست وحدك. ومع ذلك ، فإن هذا ليس هو الحل ، على الأقل ليس وفقًا للخبراء في سرير اختبار صغير جديد يسمى DERConnect ، الذين حصلوا للتو على منحة بقيمة 39 مليون دولار من مؤسسة العلوم الوطنية لإزالة أكبر عقبة تعوق تطوير الطاقة المتجددة في نحن.

Buh-bye ، الوقود الأحفوري: الولايات المتحدة ستحصل على أول سرير اختبار لشبكة الطاقة المتجددة للتوصيل والتشغيل لتسريع ثورة الطاقة النظيفة في طريقها (صورة فوتوغرافية: جامعة كاليفورنيا في سان دييغو).

إذن ، ما هي أكبر عقبة تعوق الطاقة المتجددة؟

DERConnect هو من بنات أفكار فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا - سان دييغو. يشير DER في DERConnect إلى موارد الطاقة الموزعة (DERs) مثل الألواح الشمسية على الأسطح وبطاريات السيارات الكهربائية ، والتي تنتشر مثل الكعك الساخن في جميع أنحاء الولايات المتحدة.

يمكن أن تنتشر DERs أسرع كثيرًا في جميع أنحاء الولايات المتحدة ، باستثناء أن مديري الشبكة اليوم يواجهون موقف الدجاجة والبيضة الكلاسيكي. لا تزال DERs تمثل نسبة صغيرة نسبيًا من توليد الكهرباء ، ويفتقر مديرو الشبكات إلى الأدوات اللازمة لاستقراء التأثيرات بناءً على حجم العينة الصغير ، لذلك فهم مترددون في تشجيع النمو في مجال DERs.

يهدف DERConnect إلى تبخير تلك العقبة عن طريق إزالة كل التخمينات. سيوفر لأصحاب المصلحة والباحثين في الصناعة أول سرير اختبار شامل على الإطلاق في البلاد للتحقق من صحة تقنيات تشغيل الشبكة المستقلة في إطار سيناريو DERs ، بما في ذلك تخزين الطاقة الثابتة ، وبطاريات EV ، وأنظمة البناء بالإضافة إلى إدارة التوزيع ، والعدادات الذكية ، وبالطبع ، الأمن الإلكتروني.

لا تنظر إلى الوراء ، فقد تكتسب القوة النظيفة

بالإضافة إلى بناء منشأة جديدة لاختبار تخزين الطاقة ، يتضمن DERConnect أكثر من 2500 DER موجودة بالفعل في شبكة ميكروغريد للحرم الجامعي لجامعة كاليفورنيا في سان دييغو ، وعشرات المباني أو نحو ذلك ، ومحطات شحن 300 EV.

بفضل البنية التحتية الحالية لـ DERs والمشاريع البحثية ، تتمتع UC-San Diego بالفعل ببداية هائلة على DERConnect (المزيد حول ذلك في ثانية). يخطط فريق DERConnect للاستفادة من قاعدة المعرفة هذه لتصبح "تجربة التوصيل والتشغيل للمستخدمين الذين لديهم عدد أكبر بكثير من الأجهزة ، والحد الأدنى من النفقات العامة للمستخدمين من حيث جاهزية النظام الأساسي ، ونظام الأمان من الأعطال الذي يسمح بإجراء التجارب في أي وقت من يوم."

إذا سارت الأمور وفقًا للخطة ، فسيكون DERConnect جاهزًا للمشاركة مع مستخدمين آخرين بحلول عام 2025 ، وليس قبل دقيقة واحدة! تتشكل موجة ضخمة من السيارات الكهربائية لتضرب الولايات المتحدة ، وتكلفة الطاقة الشمسية لا تزال تنخفض ، وتقوم وزارة الطاقة الأمريكية بوضع مخططات لتزويد الولايات المتحدة بتوربينات الرياح الموزعة ومصفوفات الطاقة الشمسية المجتمعية ، وهذا مجرد عينة من الانهيار الجليدي التكنولوجي المتدفق على سفح الجبل باتجاه الشبكة الخضراء المتلألئة للمستقبل.

الطاقة المتجددة والانتقال العادل

إذا كنت تتساءل عن علاقة أي من هذا بعملية انتقال عادل ، فهذا سؤال جيد. بالعودة إلى الوراء عندما كانت تكلفة الطاقة المتجددة مرتفعة نسبيًا ، دفع العديد من دافعي الأسعار علاوة للمطالبة بالكيلوواط النظيف من مرافقهم ، أو قاموا بتركيب الألواح الشمسية على الأسطح أو توربينات الرياح في الفناء الخلفي. وقد ترك ذلك الأسر ذات الدخل المنخفض والمتوسط وراءها في الغبار ، وخاصة أولئك الذين يعيشون في مبان متعددة الأسر.

انخفضت تكاليف الطاقة النظيفة بمساعدة الأدوات المالية الجديدة ، لكن الوصول إلى الطاقة المتجددة لا يزال يمثل مشكلة بالنسبة للأسر ذات الدخل المنخفض والمتوسط. كجزء من الحل ، بدأ صانعو السياسات في التركيز على الاستراتيجيات التي تعتمد على نمو سوق DERs ، والتي تتوافق بدقة مع مهمة DERConnect.

بصرف النظر عن حمل العبء التكنولوجي ، يتواصل فريق DERConnect أيضًا إلى المجتمعات الممثلة تمثيلاً ناقصًا لتوظيف جيل جديد من الباحثين والمهندسين ومخططي الشبكات مع التركيز على إزالة الكربون من الشبكات الصغيرة. يتمثل أحد محاور هذا الجهد في برنامج التوعية بالمدارس الثانوية ، بهدف جذب طلاب الهندسة غير الممثلين تمثيلاً ناقصًا إلى برنامج هندسة النظم الجديد بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو في كلية جاكوبس للهندسة ومعهد Halicioglu لعلوم البيانات التابع لها. يخطط الفريق أيضًا للتواصل مع طلاب كليات المجتمع من خلال كلية سانتا في المجتمعية في نيو مكسيكو.

عنصر آخر في برنامج التوعية سيكون ذا أهمية خاصة لقبائل الأمريكيين الأصليين الذين يواجهون تحديات بفقدان وظائف الفحم. تعمل وزارة الطاقة بالفعل مع القبائل لتعزيز الطاقة النظيفة والشبكات الصغيرة ، وستقوم DERConnect بإقراض مواردها لهذا الجهد. والهدف من ذلك هو إشراك الطلاب المتدربين وكذلك البالغين الذين يشاركون بالفعل في تخطيط وبناء شبكات صغيرة.

عناق جماعي لدافعي الضرائب الأمريكيين

على الرغم من كل الوعود بتوفير وظائف الفحم وضخ إنتاج النفط والغاز في الولايات المتحدة ، فمن المؤكد أن الشاغل الحالي للمكتب البيضاوي قد فتح الباب للانتقال السريع من الوقود الأحفوري إلى أشكال أكثر استدامة من الطاقة والمواد الكيميائية المنتجات ، والتي تظهر فقط أنه لا يمكنك محاربة مؤسسة العلوم الوطنية - على الأقل حتى الآن ، على أي حال.

أسس الكونغرس المؤسسة الوطنية للعلوم في عام 1950 ككيان فيدرالي مستقل ، مكلف بتمويل "البنية التحتية للاكتشاف والتعلم والابتكار والبحث لتعزيز القيادة الأمريكية في جميع جوانب البحث والتعليم في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)."

تشمل عينة سريعة من الإنجازات الممولة من NSF رادار دوبلر والإنترنت ومتصفحات الويب والرموز الشريطية والتصوير بالرنين المغناطيسي وطابعات نفث الحبر وأنظمة التصميم بمساعدة الكمبيوتر وشبكية العين الاصطناعية وهندسة الأنسجة للتمهيد.

يبدو أنه يمكنك إضافة شبكات صغيرة مُمكّنة لـ DERs إلى القائمة ، لكن NSF ليست الوكالة الفيدرالية الوحيدة التي تساهم في مشروع DERConnect.

بالرجوع إلى هذا الشيء حول قاعدة المعرفة DERs الحالية لجامعة كاليفورنيا في سان دييغو ، تلاحظ المدرسة أن DERConnect قد ورثت الخبرة والموهبة و "العمود الفقري الفكري" لمشروع NODES الذي يمتد لثلاث سنوات ، بقيادة الأستاذة سونيا مارتينيز من قسم الهندسة الميكانيكية والفضائية ، والتي تشارك أيضًا في قيادة DERConnect.

تلقت NODES منحة قدرها 2.88 مليون دولار من مكتب تمويل التكنولوجيا الفائقة التابع لوزارة الطاقة ARPA-E ، بهدف تطوير "إدارة الشبكة التحويلية وتقنيات التحكم لتسهيل تكامل مصادر الطاقة المتجددة و DERs ، وزيادة الكفاءة التشغيلية وتقليل البصمة الكربونية."

يعتبر توقيت منحة ARPA-E ذا أهمية خاصة بالنظر إلى تلك الوعود المذكورة أعلاه لأصحاب المصلحة في الوقود الأحفوري. أعلنت ARPA-E عن جائزة NODES في ديسمبر 2015 ، لذلك امتدت إلى كل من إدارتي أوباما وترامب *. ستعمل DERConnect على توسيع وتضخيم تأثير NODES بعيدًا في فترة الأربع سنوات القادمة ، بغض النظر عن هوس الرئيس الملحوظ بسحب الدبابيس من برامج عهد أوباما.

لهذه المسألة ، تشارك جامعة كاليفورنيا في سان دييغو أيضًا في أبحاث الخلايا الشمسية البيروفسكايت جزئيًا بمساعدة NSF ومنح وزارة الطاقة. جمعت منطقة الخلايا الشمسية البيروفسكايت قوتها خلال فترة ولاية أوباما واستمرت في اكتساب القوة منذ ذلك الحين.

في أحدث التطورات ، توصل فريق بحثي بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو إلى مسار لدفع الجيل التالي من خلايا بيروفسكايت الشمسية منخفضة التكلفة خارج المختبر إلى إنتاج تجاري كبير الحجم وسريع الإنتاجية ، لذا ترقبوا المزيد حول ذلك.

* تطوير القصة.

صورة فوتوغرافية: "حرم جامعة كاليفورنيا في سان دييغو هو موطن لشبكة صغيرة مشهورة عالميًا" ، 2017 (بإذن من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو).