Объединяя проверенные временем технологии с появляющимися инновациями, удаленный остров О-О может стать образцом возобновляемой энергии для остального мира.
Жизнь на острове заставляет человека быть новатором во всех отношениях. Для 50 или около того круглогодичных жителей Исл-о-О, острова у побережья штата Мэн, инновация может выглядеть как использование трубы из ПВХ в качестве карниза, потому что под рукой нет настоящих карнизов, или это может выглядеть как будущее. электрической сети страны.
На острове длиной 6 миль и шириной 2 мили возникли проблемы с подачей электроэнергии. Таким образом, островитяне, как и каждый день, проявили творческий подход - и в процессе интегрировали технологии, которые были доступны в течение десятилетий, с появляющимися инновациями, чтобы создать то, что могло бы стать моделью возобновляемой энергии для остальной части Соединенных Штатов и, возможно, всего мира.
Половина стоимости
Isle au Haut получает электричество по подводному кабелю с материка, примерно в 7 милях от него. Но этот кабель, кропотливо проложенный по дну океана местным охотником за лобстерами в 1983 году, почти вдвое превысил расчетный срок службы и может выйти из строя в любой момент.
Если кабель выйдет из строя, остров сможет запустить свой резервный дизельный генератор, но это утроит стоимость электроэнергии для жителей, говорит Джим Уилсон, президент компании Isle au Haut Electric Power Company. «Это будет экономическая катастрофа», - говорит он.
Этот кабель, кропотливо проложенный по дну океана местным охотником за лобстерами в 1983 году, почти вдвое превысил расчетный срок службы и может выйти из строя в любой момент.
Более того, использование дизельного генератора в качестве основного источника электроэнергии на острове также потребует большего обслуживания и небезопасно для климата.
Пять лет назад, зная, что островитяне живут в долг, правление электроэнергетической компании начало изучать варианты. Среди них: создание микросети острова, независимой от энергоснабжающей компании материка.
Чтобы пойти по маршруту микросети, они должны быть в состоянии генерировать электроэнергию на острове. Для этого они рассмотрели микротурбины, устройства размером с холодильник, которые сжигают топливо для выработки электроэнергии. Они также рассматривали ветряные турбины и солнечную энергию. По словам Уилсона, солнечная микросеть обойдется в несколько раз дешевле всех других вариантов, включая замену кабеля.
Так солнечно. При поддержке островитян энергетическая компания готовится установить этим летом возобновляемую микросетевую энергосистему, которая включает в себя 300-киловаттную солнечную батарею из 900 панелей.
Суперхранилище
Доведение этого проекта до точки запуска было "приключением", говорит Уилсон. Когда одна сложная ситуация была решена, возникла другая.
Среди многих проблем, с которыми они столкнулись, была одна, которую должны решить все, кто заинтересован в переходе на более возобновляемые источники энергии, такие как солнечная или ветровая: хранение периодически производимой энергии для последующего использования. Одним из наиболее распространенных решений для хранения данных являются литий-ионные батареи, но они не подходили для проекта острова по ряду причин, включая стоимость и ожидаемый срок службы.
Изучив несколько других вариантов хранения, энергетическая компания остановилась на суперконденсаторах, созданных нью-йоркской компанией Kilowatt Labs, управляющей электроэнергией. «Суперконденсаторы - это электронные устройства, которые накапливают и высвобождают энергию с высокой скоростью, не разрушая так, как это делают обычные батареи», - говорит председатель, соучредитель и управляющий директор Kilowatt Labs Чип Зайберт.
Электрическая микросеть острова, работающая на солнечной энергии, будет иметь один мегаватт-час хранения в суперконденсаторах, размещенных в двух 20-футовых контейнерах, напоминающих трейлеры. Kilowatt Labs также предоставляет систему управления питанием, размещенную в 10-футовом контейнере, которая направляет питание в микросеть и обратно.
Сокращение отходов
Выяснив условия хранения, электроэнергетическая компания острова столкнулась с проблемой огромных сезонных несоответствий в количестве необходимой электроэнергии. Летом население острова увеличивается с 50 до 250-300 человек. Чтобы удовлетворить спрос на электроэнергию в летние месяцы, острову нужна более крупная энергосистема. В нелетние месяцы эта более крупная система производит больше электроэнергии, чем потребляет.
Пока кабель еще работает, электроэнергетическая компания острова может продавать эту избыточную энергию коммунальной компании на материке. Но как только кабель выйдет из строя, любое электричество, произведенное сверх того, что может быть сохранено в суперконденсаторах, по существу будет потрачено впустую.
Разобравшись с накопителями, электроэнергетическая компания острова столкнулась с проблемой огромных сезонных несоответствий в количестве необходимой электроэнергии.
Решение? Установка систем обогрева с тепловым насосом «воздух-вода» в жилых, муниципальных и коммерческих объектах на острове для преобразования излишков электроэнергии в горячую воду, которая затем может использоваться для обогрева зданий, которые в настоящее время отапливаются различными источниками: от дерева до нефти и керосина.
Никто не ожидает, что каждый владелец недвижимости на острове переоборудует свои системы отопления на систему с тепловым насосом/резервуаром для горячей воды, говорит Молли Сигел, сотрудник Островного института, некоммерческой организации, расположенной в штате Мэн. выступает за островные и прибрежные сообщества штата и работает с ними. Ожидается, что установленные системы, по словам Сигела, будут стоить около 9 000 долларов, что является большими затратами для большинства круглогодичных островитян. Но те, кто это делает, могут рассчитывать на существенную экономию на отоплении.
Учитывая размер здания и то, насколько хорошо оно изолировано, тепловой насос/система горячего водоснабжения могут сократить расходы владельца недвижимости на отопление вдвое, говорит Уилсон. Таким образом, срок окупаемости первоначальных затрат на систему теплового насоса составляет от четырех до семи лет.
Следующая, следующая сетка
Управление микросетью делает энергосистему острова О «следующей, следующей сетью»: компьютерная программа на основе алгоритмов, дополненная машинным обучением и искусственным интеллектом.
Разработанное компанией Introspective Systems из Портленда, штат Мэн, программное обеспечение, которое также рассматривается для использования в Европе и Африке, рассчитывает стоимость электроэнергии в режиме реального времени, чтобы потребители могли управлять своим выбором энергии.
«Мы оптимально распределяем ресурсы», - объяснила Кей Айкин, соучредитель и генеральный директор Introspective Systems, во время вебинара, посвященного островному проекту, представленному прошлым летом некоммерческой организации Smart Electric Power Alliance, базирующейся в Вашингтоне. округ Колумбия
Это означает, например, что программное обеспечение определяет, когда наиболее рентабельно обогреть здание с помощью системы теплового насоса воздух-вода/резервуар для горячей воды или использовать резервный источник тепла здания, такой как мониторный обогреватель, работающий на керосине, затем отдельные потребители, используя интерфейс приборной панели, напоминающий планшетный компьютер, могут выбрать наиболее подходящий для них вариант. И они могут сделать это, зная, что их конфиденциальность защищена: решения потребителя об управлении энергопотреблением не передаются энергетической компании.
Это очень увлекательно, говорит Уилсон: «Когда все это сложится вместе, это будет совсем другая система, чем мы думали, когда начинали».
Деньги имеют значение
Как заплатить за эту новую энергетическую систему и сделать ее максимально доступной для электроэнергетической компании и жителей островов, было еще одним орешком, который нужно было разгадать, говорит Николас Филлер, вице-президент энергетической компании.
Проект стоимостью 1,8 миллиона долларов финансируется из различных источников, включая частные инвестиции, пожертвования материалов, гранты и кредиты. Но островитянам все равно будет изрядно поклевка. По словам Филлера, тариф на электроэнергию останется прежним и составит 32 цента за киловатт-час, но каждый владелец недвижимости должен будет заплатить оценочный сбор в размере до 6 800 долларов, чтобы покрыть расходы по проекту. Владельцам недвижимости будет предоставлена возможность оплатить оценку сразу или через 20-летний план платежей.
Несмотря на дополнительные расходы семейного бюджета, островитяне поддержали проект, говорит Уилсон. Они осознают необходимость, во-первых, но также и некоторые дополнительные затраты.
Если владельцы недвижимости перейдут на систему теплового насоса «воздух-вода»/систему хранения горячей воды, экономия на их расходах на отопление смягчит остроту расходов на электроэнергию, говорит он. с солнечными панелями и тепловыми насосами остров в целом значительно сократит использование ископаемого топлива.
Значение гораздо шире, чем просто для острова О.
Привлечение внимания
Инновационный проект привлек внимание ряда отраслевых организаций, в том числе Efficiency Maine, независимого администратора программ энергоэффективности. Ян Бернс, директор по стратегическим инициативам Efficiency Maine, говорит, что организация согласилась предоставить гранты на сумму более 65 000 долларов США для поддержки проекта, ожидая, что данные, собранные на острове, послужат основой для будущих усилий организации.
«Мы относимся к этому с осторожным оптимизмом, - говорит Ян Бернс, директор по стратегическим инициативам Efficiency Maine. Хотя он не уверен, что этот тип проекта подходит для каждого сообщества в штате, он может стать важной частью головоломки о том, как интегрировать возобновляемые источники энергии в систему электроснабжения. «Это может принести много пользы».
С точки зрения Уилсона, нет никаких сомнений в том, что то, что они делают на острове О, может иметь огромное значение для общин на материке в штате Мэн и для страны в целом.
«Смысл этого гораздо шире, чем просто для острова О», - говорит он. Он признает, что хотя это и не идеальное решение, оно имеет «огромную» применимость и «может быть очень важным экономическим фактором» для любого места, которое сильно зависит от ископаемого топлива.
Чип Зайберт из Kilowatt Labs согласен. Энергетическая отрасль склонна предсказывать, что решения, подобные предложенному Исле-о-Хотом, будут реализованы всего через одно-два десятилетия, говорит он, в результате чего все мы тем временем по-прежнему будем зависеть от производства электроэнергии на ископаемом топливе.
" У нас должен быть план, который будет делать один шаг за шагом", - говорит он. «Если вы посмотрите на то, что делает Isle au Haut, то увидите, что это действительно интересный шаг вперед, который на самом деле представляет собой довольно большой скачок в схеме вещей».