Команда Национальной лаборатории Ок-Ридж при Министерстве энергетики США разработала проект крупномасштабной солнечной энергетики и накопителей, способный подавать электроэнергию как в высоковольтные линии переменного тока (AC), так и постоянного тока (DC), тем самым повышая стабильность электросети. Вот как это работает.
Большая часть электросети США использует переменный ток (AC), который постоянно меняет направление потока электронов. Однако солнечная энергетика и аккумуляторные накопители используют постоянный ток (DC), который течет в одном направлении.
Электросеть США включает меньшее количество высоковольтных линий постоянного тока, которые более эффективны для передачи больших объемов электроэнергии на большие расстояния или в отдаленные регионы.
Преобразование тока между DC и AC требует специализированной силовой электроники. Поэтому исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж разработали конструкцию, систему управления и архитектуру для солнечной электростанции с накопителями, которая может подавать электроэнергию как в высоковольтные линии переменного, так и постоянного тока. В результате возобновляемая энергия может передаваться более легко и надежно.
Проект называется MARS, или «многопортовая автономная реконфигурируемая солнечная электростанция». Это комплексное решение, включающее силовую электронику, электрическую архитектуру и программное обеспечение для кибербезопасности. И поскольку оно подключается и работает (plug-and-play), оно упрощает и удешевляет внедрение для коммунальных предприятий.
Симуляции на аппаратном обеспечении, основанные на двух объектах в Калифорнии, показали, что MARS достигло снижения потерь мощности до 50%, улучшения стабилизации напряжения AC на 16% и 100% обнаружения киберугроз.
MARS также может переконфигурироваться в зависимости от доступной энергии. Например, когда солнечные панели не генерировали электроэнергию ночью, MARS мог продолжать подключать системы передачи AC и DC и использовать накопленную энергию аккумуляторов для поддержки своей работы.
Исследователи обнаружили, что MARS сократил затраты на электроэнергию до 40%, поскольку они разработали алгоритм для точной настройки размера электростанции и накопителей энергии с целью максимизации годовой прибыли.
MARS также включает инновационный тип инвертора, который может поддерживать стабильность электросети и запускать ее после сбоя.
Руководитель группы Суман Дебнас объяснил:
Вы не хотите, чтобы электросеть несла значительные потери электроэнергии при возникновении сбоев.
Традиционные объекты возобновляемой энергетики могут отключаться от сети или прекращать подачу электроэнергии, но мы не наблюдали такого с MARS. Он мог лучше справляться со сбоями во внешней сети и продолжать работу, поддерживая более широкую энергосистему.
Национальная лаборатория Ок-Ридж сотрудничает с такими отраслевыми партнерами, как Southern California Edison, Opal-RT, Hitachi Energy и Технологический институт Джорджии. Команда Ок-Ридж и ее партнеры совместно работают над внедрением первой полевой демонстрации компонентов MARS, поддерживающих стабильность электросети, или уменьшенной версии полной конструкции.
Старший инженер по инновациям в области сетевых технологий Southern California Edison, Мд Арифуджжаман, сказал:
С точки зрения хорошего алгоритма для отслеживания проблем кибербезопасности и технологий, которые мы можем использовать на стороне постоянного тока, MARS очень полезен.
Технология постоянного тока также перспективна для снижения напряжения постоянного тока для зарядных станций электромобилей.
Фото: Существующие и потенциальные линии высоковольтной передачи постоянного тока в штатах с наибольшим солнечным потенциалом и перспективные площадки для MARS/Национальной лаборатории Ок-Ридж
Читайте также: Ученый марсохода MARS собирается масштабировать углеродно-кислородные батареи
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения персонализированных смет. Tesla теперь предлагает соответствие цен, поэтому важно искать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить свои сметы. — *реклама.
Лучший комментарий от Jerry Wagner
Понравилось 57 людям
Мне хотелось бы узнать об этом больше. Но наш недооцененный и наиболее быстро используемый ресурс возобновляемой энергии — это парковки. Просто следуйте примеру Франции, построив навесы для солнечных батарей со встроенными стационарными аккумуляторными накопителями и зарядными устройствами vehicle-to-grid на ВСЕХ существующих парковках с 80 или более местами в течение 5 лет, и в течение 3 лет для больших парковок с сотнями мест. Сделайте это до строительства большего количества крупномасштабных солнечных электростанций на удаленных сельскохозяйственных угодьях и в средах обитания, чувствительных к окружающей среде.
Производите и накапливайте энергию там, где потребляется большая часть энергии; создавайте тень над существующими асфальтовыми островками тепла; сокращайте счета за коммунальные услуги для арендаторов коммерческой недвижимости, такой как районные торговые центры и большие жилые комплексы. И достигайте всего этого без необходимости в дорогостоящей новой инфраструктуре передачи электроэнергии на большие расстояния. Это могут быть накопительные узлы радиусом от 1 до 2 миль, объединенные в микросети, связанные между собой в типичных малоэтажных солнечных районах. Широко распределенное, дешевое, надежное местное производство и хранение энергии вместо централизованной, дорогой, ненадежной монопольной энергии коммунальных служб.
Это не универсальное решение для коммунальных служб, но его можно реализовать очень быстро, повсеместно, с использованием существующей стандартизированной технологии, ускоренным местным лицензированием и существующей квалифицированной рабочей силой. Да, стоимость опорных навесов выше, чем у существующих кровель зданий, но доступная площадь значительно больше, а конструкции навесов прослужат не менее 75 лет… а это 3 последовательных поколения совершенствующихся солнечных панелей и аккумуляторов.
Посмотреть все комментарии