Финансируемые проекты NREL ARPA-E варьируются от инноваций солнечных элементов и ветровых турбин до новых элементов управления и моделей с открытым доступом для улучшения электрической сети США
Национальная лаборатория возобновляемой энергии Департамента энергетики (НРЭЛ) будет играть ключевую роль в различных проектах, недавно финансируемых Департаментом по продвижению исследовательских проектов Агентства-Энергии (ARPA-E). Новаторские подходы NREL получили пять наград в трех различных программах ARPA-E для продвижения трансформационных технологий для более эффективного производства, хранения и использования энергии при меньших затратах и сокращении выбросов.
«У нас есть отличные лабораторные возможности, которые согласуются с работой ARPA-E и рады продолжать оказывать влияние», - сказал заместитель директора лаборатории Билл Фаррис. «Поскольку энергетическая система страны трансформируется, чтобы быть более устойчивой, энергоэффективность и возобновляемые источники энергии играют все более важную роль, важно, чтобы NREL продолжал поддерживать эти достижения, помогая Соединенным Штатам достичь своих энергетических целей».
ARPA-E объявила о своих программах OPEN 2015 в рамках высококонкурентного открытого приглашения. Награды финансируют широкий спектр проектов со всей страны, каждый из которых направлен на достижение трансформационного прогресса в различных энергетических технологиях. В рамках этой программы NREL получила две награды: одну, чтобы возглавить разработку нового процесса производства солнечных батарей; другой для поддержки развития экстремально-масштабных, ветровых турбин.
• Сверхвысокая эффективность фотогальваники при сверхнизких затратах - NREL проведет исследование в процессе производства высококачественных солнечных элементов при значительно сниженных расходах. Подход NREL может снизить затраты на производство солнечных батарей на порядок меньше, чем современные современные технологии, а также повысить эффективность преобразования солнечной энергии более чем на 30 процентов. Это может открыть новые рынки для высокоэффективных солнечных элементов, которые ранее были недоступны из-за высоких производственных издержек.
• Сегментированные сверхмощные морфологические роторы 50 МВт для ветровой энергии. Исследователи из NREL являются частью команды, возглавляемой Университетом Вирджинии, которая разрабатывает ветровые турбины мощностью в среднем 50 мегаватт. Эти огромные, нетрадиционные турбины могут значительно расширить доступ к морской энергии ветра. Подход команды опирается на сверхлегкую новую конструкцию лезвия в сочетании с ротатором «морфинга», который адаптируется к скорости ветра, чтобы уменьшить нагрузку на ножи. NREL поможет разработать уникальные лопасти турбины и определить потенциальную общую экономию затрат на систему для проектирования турбины. Лаборатория также облегчит тестирование и демонстрацию критических характеристик технологии с использованием лабораторной платформы Controls Advanced Research Turbine, турбины, специально сконфигурированной для тестирования расширенных элементов управления.
Кроме того, в рамках своей программы Network Optimized Distributed Energy Systems (NODES) ARPA-E объявила в общей сложности 12 инновационных проектов, в том числе две в NREL. NODES стремится решить проблемы оптимальной работы сетки в условиях растущего разнообразия распределенных энергоресурсов, таких как жилые солнечные батареи, а также эволюции моделей использования энергии. Программа NODES имеет целью обеспечить возможность возобновляемого проникновения на уровне 50 процентов или выше.
• Оптимизация в реальном времени и управление инфраструктурой распределения следующего поколения. NREL разработает всеобъемлющую систему управления сетью распределения, которая объединяет управление напряжением и частотой в реальном времени на уровне контроллеров домашних / распределенных энергоресурсов (DER) с сетевой энергией управление на уровне утилиты / агрегатора. Архитектура распределенного управления постоянно направляет результаты DER на рабочие точки, которые являются оптимальными в социально-экономическом смысле, при заготовке и отправке резервов в основную сетку. Алгоритмы управления вызывают элементарные математические операции, которые могут быть встроены в недорогие микроконтроллеры, и позволяют распределять решения по временным шкалам, которые соответствуют динамике систем распределения с высокой возобновляемой интеграцией. В состав команды входят NREL, Южная Калифорния Эдисон, Калифорнийский технологический институт, Гарвардский университет и Университет Миннесоты.
• Надежная распределенная структура для гибких электрических сетей - NREL будет поддерживать Университет штата Миннесота в его усилиях по разработке комплексного подхода к вызовам широкомасштабной непредсказуемой генерации возобновляемой энергии. NREL будет использовать возможности мирового класса в своем интеграционном центре по энергетическим системам для тестирования проектного подхода проекта во многих сценариях при использовании более 100 физических устройств, таких как фотогальваника и инверторы аккумуляторных батарей.
И в рамках своей программы GRID DATA ARPA-E объявила о семи проектных наградах. GRID DATA разработает модели открытого доступа, энергосистемы и связанные репозитории данных. NREL получила одну награду, сотрудничая с Массачусетским технологическим институтом, Comillas-IIT и GE Grid Services (ранее Alstom Grid).
• Синтетические модели для расширенного, реалистичного тестирования систем распределения и сценариев (Smart-DS). Команда под руководством NREL разработает полностью синтетические модели энергосистемы распределения, дополненные настраиваемыми стандартными сценариями развертывания технологий и данными о возобновляемых ресурсах с высоким разрешением. Эти расширенные наборы данных и связанные с ними средства построения данных предназначены для обеспечения широкомасштабных тестовых примеров, которые реально описывают потенциальные будущие системные сети и позволяют научному сообществу страны более точно тестировать передовые алгоритмы и управлять архитектурами.