الولايات المتحدة الأمريكية تستعد لمواجهة تسونامي من Microgrids كقسم الدفاع

كانت وزارة الدفاع الأمريكية تستكشف تقنية الشبكات الصغيرة الجديدة على مدار السنوات العشر الماضية على الأقل أو نحو ذلك ، وقد سئمت الوكالة الضخمة أخيرًا من ممارسة رياضة المشي لمسافات طويلة. في الأسبوع الماضي ، قررت خطوة يمكن أن تجلب شبكات صغيرة - يفترض أنها تحتوي على جرعة جيدة من الطاقة المتجددة - إلى عشرات من منشآت وزارة الدفاع في جميع أنحاء البلاد. يمكن أن ينتشر التأثير المضاعف أيضًا ويستفيد من أي عدد من المجتمعات المدنية للشبكات الصغيرة أيضًا.

ستطبق NRECA إطار عمل النمذجة المفتوح الخاص بها على مرافق وزارة الدفاع للمساعدة في تخطيط الشبكات الصغيرة من أجل المرونة (ملخص الشبكة عبر NRECA).

Microgrids والمجهول المعروف

بالنسبة لأولئك الجدد على هذا الموضوع ، فإن التحدث بشكل فضفاض عن الشبكة الصغيرة يخدم مجموعة صغيرة ومحددة نسبيًا من المستخدمين ، عادةً بالكهرباء التي تولدها بنفسها إما داخل قاعدة المستخدمين أو بالقرب منها.

في بعض الحالات - على سبيل المثال في مجتمع بعيد أو بؤرة استيطانية - تعمل الشبكات الصغيرة كمسألة روتينية دون الاتصال بشبكة أوسع.

في كثير من الحالات ، تتصل الشبكات الصغيرة بشبكة أوسع ، ولكن يمكنها أيضًا "فصل" نفسها عند الحاجة. إذا انطفأت الأنوار على الشبكة الأوسع ، يمكن للشبكات الصغيرة إبقاء الأضواء مضاءة لمستخدميها.

إذا كان هذا يبدو مثل المرونة ، فهو كذلك. بصرف النظر عن المرافق العسكرية ، فإن الشبكات الصغيرة تهم العديد من المجمعات الحكومية الفيدرالية والولائية والمحلية الأخرى بالإضافة إلى المستشفيات والمدارس والمجمعات الصناعية وغيرها من الأماكن الشبيهة بالحرم الجامعي.

تكمن المشكلة في أن العديد من هذه الجامعات في الولايات المتحدة تتكون من خليط من المباني التي تم إلقاؤها في نقاط مختلفة في التاريخ ، غالبًا ما تفصل بينها عقود ، بأحمال طاقة مختلفة ولا يُعتقد أنها ستتصل يومًا ما بشبكة صغيرة حديثة.

وهذا يعني أنه يجب على كل تثبيت لشبكة ميكروية إعادة اختراع العجلة ، مضيفًا المصروفات وتزيد من الجدول الزمني.

Microgrids وميزة NRECA

تعد زاوية المرونة هذه مهمة بشكل خاص لوزارة الدفاع ، ومع أخذ ذلك في الاعتبار ، استغلت الوكالة الأسبوع الماضي الجمعية التعاونية الوطنية للكهرباء الريفية للحصول على منحة بقيمة 1.9 مليون دولار لتطبيق أداة تخطيط معيارية وقابلة للتطوير على مرافقها.

هل هذا يبدو وكأنه صفقة كبيرة؟ أنه! تغطي تعاونيات الكهرباء الريفية 60٪ من مساحة اليابسة في الولايات المتحدة ، وتتحكم في 42٪ من خطوط التوزيع ، وتخدم حوالي 42 مليون عميل. يفعلون ما تفعله المرافق الأخرى ، لكنها معفاة من الضرائب ، وهي منظمات مملوكة للمستهلكين تم إنشاؤها بموجب قانون صادر عن الكونجرس في عام 1936.

أضاءت التعاونيات الكهربائية في البلاد المناطق الريفية التي لم تلمسها المرافق الهادفة للربح في سنوات الكساد الكبير ، وقد ظلت قوية منذ ذلك الحين.

في السنوات الأخيرة ، كانوا بمثابة بؤر للابتكار في مجال التكنولوجيا النظيفة بما في ذلك الطاقة المتجددة ، والخلايا الزراعية ، والشبكات الصغيرة ، من بين أمور أخرى.

في محادثة هاتفية مع CleanTechnica الأسبوع الماضي ، أوضحت المتحدثة باسم NRECA ، تريسي وارين ، أن "التعاونيات هي طريقة رائعة للاختبار الميداني لهذه التقنيات لأنها صغيرة وليس لديها نفس القيود التنظيمية" مثل المرافق الربحية.

وأضافت: "هناك الكثير من الاهتمام [بالشبكات الصغيرة] نظرًا لانخفاض التكاليف".

إطار واحد مفتوح للنمذجة للسيطرة عليهم جميعًا

لدى NRECA بالفعل بداية جيدة في عمل وزارة الدفاع من خلال مشروع إطار عمل النمذجة المفتوحة ، والذي يهدف إلى تمكين تعاونيات أعضائها من اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن الاستثمار في تكنولوجيا الشبكة الذكية.

يساعد إطار العمل التعاونيات على إجراء تقييمات التكلفة والعائد من خلال تطبيق بيانات العالم الحقيقي الخاصة بهم على البرامج ، قبل إنفاق الأموال على الأنظمة والمعدات الجديدة. تتضمن المتغيرات بيانات الطقس والبيانات الجغرافية بالإضافة إلى البيانات التشغيلية من الأقفاص.

لقد حصل إطار العمل بالفعل على قدر كبير من الدعم من وزارة الطاقة ، من خلال استثمار أولي من قبل مكتب الكهرباء ، وكذلك من خلال مكتب ARPA-E لدعم مشاريع البحث والتطوير عالية المخاطر والمكافأة.

في عام 2016 ، على سبيل المثال ، استغلت ARPA-E شركة NRECA لبناء قدرات إضافية في إطار العمل من خلال "مستودعات البيانات المتطورة ونماذج الوصول المفتوح للأدوات التأسيسية للشبكة الكهربائية اللازمة لتحديث البنية التحتية الكهربائية في الدولة".

"… جلبت التعاونيات نهجًا تعاونيًا عبر الإنترنت لقضايا تدفق الطاقة الديناميكي وتحليل التكلفة والعائد للتكنولوجيا الناشئة ،" أثار حماس NRECA في بيان صحفي أعلن فيه عن جائزة ARPA-E.

لا تمزح. إذا كان جمع بيانات المدرسة القديمة وتحليلها عبارة عن عملية سهلة ، فإن Open Modeling Framework ينقل المهمة التالية إلى المريخ. هذا هو الشرح من NRECA (تمت إضافة فواصل لسهولة القراءة):

على عكس أدوات الجيل الحالي ، فهو يدمج لغات البرامج الحديثة بشكل كامل ، وهو قابل للنشر في السحابة ، ويعزز محركات المحاكاة المتطورة ، ويوفر كامل البيانات ، والتصور ، وخط أنابيب التعلم ، ويتضمن نماذج أجهزة مفصلة للتقنيات الناشئة (الطاقة الشمسية ، تخزين الطاقة ، التوربينات الصغيرة ، والضوابط المتصلة بالشبكة ، وما إلى ذلك).

على عكس أدوات التخطيط القائمة والناشئة ، فهو مفتوح المصدر ، يتحسن باستمرار من خلال المساهمات من مجتمع واسع … قابل للتعديل بالكامل وقابل للتدقيق ، ومتاح بأقل تكلفة.

ثورة ميكروغريد ، من 4 إلى 90

لورين خير ، كبير محللي الاقتصاد والأعمال في NRECA ، بحثت في التفاصيل مع CleanTechnica الأسبوع الماضي.

وأوضحت: "قامت وزارة الدفاع بالعديد من الأشياء بشكل مجزأ ، لذا فإن الفكرة هي إيجاد تقنيات يمكن توسيع نطاقها". "نريد توحيد مدخلات البيانات والافتراضات قبل تصميم شبكة صغيرة ، وإذا قمنا بتوحيد عملية التخطيط ، يمكننا خفض التكاليف غير المادية."

بالنسبة للمشروع الجديد ، ستعمل NRECA مع أربعة مرافق مختارة مع التركيز على التنوع في الموقع الجغرافي والحجم والمهمة. يتم تقديم الأربعة جميعًا حاليًا بواسطة الحظائر.

توفر التعاونيات الأعضاء في NRECA الكهرباء لحوالي 90 منشأة مختلفة لوزارة الدفاع ، لذلك إذا سارت الأمور وفقًا للخطة ، فستكون تلك الأربعة الأولى مجرد قمة جبل الجليد.

ماذا عن الطاقة المتجددة؟

تؤثر قضايا المنافع المجتمعية العامة والعقود طويلة الأجل الحالية على وتيرة اعتماد أعضاء الهيئة الوطنية للطاقة النظيفة على الطاقة النظيفة ، لكن الاهتمام مرتفع وبعضهم أخذ زمام المبادرة بالفعل.

يتوافق ذلك بدقة مع سعي وزارة الدفاع للطاقة المتجددة. كانت الوكالة منشغلة بتركيب مصادر الطاقة المتجددة على نطاق المرافق (الطاقة الشمسية بشكل أساسي) في المرافق في جميع أنحاء البلاد ، مما يعطي المزيد من الجهد لسعيها نحو تكنولوجيا الشبكات الصغيرة.

في الطرف الآخر من المقياس ، تستثمر وزارة الدفاع أيضًا في تكنولوجيا الشبكات الصغيرة القابلة للنقل والطاقة المتجددة للعمليات المتنقلة وقواعد التشغيل الأمامية أيضًا.

وأشار خير إلى أن "الكثير من المنشآت العسكرية لديها مصادر طاقة متجددة ، لذلك عندما تفكر في الشبكات الصغيرة ، فأنت بالتأكيد بحاجة إلى التفكير في ذلك".

ولتحقيق هذه الغاية ، أوضحت أن مواقع وزارة الدفاع الأربعة التي تم اختيارها للمشروع الجديد تمثل فرصًا مختلفة لمصادر الطاقة المتجددة والشبكات الصغيرة.

موقع واحد فقط هو "سجل نظيف" حيث يمكن أن يبدأ تخطيط الشبكة المصغرة من الصفر. من بين الثلاثة الأخرى ، واحدة لديها بالفعل طاقة شمسية ، وواحدة بها شبكة ميكروية ، وواحدة بها مزيج من التكنولوجيا النظيفة.

مع اختتام المحادثة ، لفتت لورين الانتباه إلى العلاقة التكافلية بين المنشآت العسكرية والمجتمع المدني المحيط بها.

قالت لورين: "إذا انقطعت السلطة ، فإن الأفراد العسكريين يفكرون أيضًا في مرونة المجتمع". وأوضحت أن الدروس المستفادة من خلال مشروع وزارة الدفاع يمكن تطبيقها لإنشاء أنظمة الشبكات الصغيرة في المجتمعات المجاورة أو ، في هذا الصدد ، عمليًا في أي مكان.

القطعة المفقودة هي تخزين الطاقة ولدى NRECA بالفعل فكرة أو فكرتان حول ذلك ، لذا ترقبوا ذلك.

صورة مجردة للشبكة مقدمة من الجمعية التعاونية الوطنية للكهرباء الريفية.