עתיד ההפצה של כוח עם קהילות אנרגיה משולבות

שינוי של התפלגות כוח

מערכת האנרגיה העולמית עוברת שינוי עמוק כמו השינוי מאנרגיה קיטור מרכזית לרשתות מקושרות לפני מאה שנים.בלב השינוי הזה נמצאת הכרה גוברת שהמודל המסורתי – כוח שנוצר בצמחים גדולים, מועבר למרחקים ארוכים, ונצרך באופן פסיבי על ידי משתמשי קצה-משתמשי קצה – כבר לא מספיק כדי לענות על דרישות של דקרב, עמידות, וזמינות בהקשר זה, משולבות, תוך כדי ליצור מערכות חשמל מתקדמות יותר, כמו גם רשתות חשמל מתקדמות יותר, לא מספיקות, כמו גם לא מספיקות, כמו גם לא מספיקות, הן יכולות חדשות, כמו גם יכולות להיות מסוגלות, לייצר מערכות חשמל מתקדמות יותר, והן יכולות להיות מסוגלות, כמו גם יכולות להיות מסוגלות, כמו גם יכולות חדשות, כמו גם יכולות לייצר מערכות חשמל חכמות יותר, לייצר מערכות חשמל מתקדמות יותר, וטכנולוגיות מתקדמות יותר, וטכנולוגיות מתקדמות יותר, והן יכולות לנהל מערכות חשמל מתקדמות יותר, כמו גם יכולות לייצר מערכות חשמל מתקדמות יותר, וטכנולוגיות מתקדמות יותר, מערכות חשמל מתקדמות יותר, וטכנולוגיות מתקדמות יותר, כמו גם יכולות לנהל מערכות חשמל מתקדמות יותר, כמו גם יכולות להיות מסוגלות, מערכות חשמל מתקדמות יותר, כמו גם יכולות לנהל מערכות חשמל מתקדמות יותר, כמו גם יכולות לנהל מערכות חשמל חכמות, מערכות חשמל מתקדמות יותר, כמו גם יכולות מתקדמות יותר, כמו גם יכולות מתקדמות יותר,

מאמר זה בוחן את ההגדרה, היתרונות, החסמים הטכנולוגיים, היישומים בעולם האמיתי, ואתגרים של קהילות אנרגיה משולבות.זה טוען כי הם מייצגים התפתחות הכרחית בהפצת כוח, אחד שמעצים אנשים, מחזק את חוסן הרשת, ומזרז את המעבר לכלכלה פחמן נמוכה.

מה הם קהילות אנרגיה משולבות?

קהילת האנרגיה המשולבת, המכונה לעתים קרובות קהילת האנרגיה של תפוצה:0local Energy CommunityFLT:1 או FLT:2citizen Energy CommunityFLT 3: הוא ישות משפטית המורכבת ממשקי בית, עסקים ומוסדות ציבוריים אשר משתפים פעולה מרצון לייצר, לצרוך, לאחסן, אנרגיה מתחדשת.

מרכיבים מרכזיים של IEC כוללים:

• (FLT:0) נכסים של הדור המקומי של נכסים של הדור השני (FLT:1), כגון רכסי צילום סולאריים גג (PV), טורבינות רוח קטנות, או חוות שמש בבעלות קהילתית.
• (FLT:0) מערכות אחסון של הנדסת חשמל (Energy Storageve) 1, בדרך כלל סוללות ליתיום או זרימה, המאפשרות עודף אנרגיה להיות מאוחסן ושוחרר במהלך הביקוש או רשתות החוצה.
• (FLT:0) מ"ר וחיישנים חדשים (FLT:1) המספקים נתונים בזמן אמת על דור, הצריכה ומעמד הרשת.
• (FLT:0) ניהול תוכנה לניהול אנרגיה 1FLT (החלת משאבי הקהילה), לעתים קרובות באמצעות בינה מלאכותית כדי להתאים את ההחלטות.
• (FLT:0) פלטפורמות מסחר ל-peer, לפעמים מופעל על ידי blockchain, המאפשרים לחברים לקנות ולמכור חשמל בין עצמם במחירים מוסכם.

בניגוד למיקרו-צמחים קונבנציונליים, שבדרך כלל משרתים מתקן יחיד או קמפוס, והם לעתים קרובות נועדו לגיבוי כוח, IECs הם מטרה-מכוון-מכוון-מכוון-לאפשר השתתפות פעילה. חברי הם לא רק צרכנים; הם FLT:0prosumersFLT:1 - נטיות אשר שניהם מייצרים וצורכים חשמל.

היקף הגיאוגרפי של IEC יכול להשתנות מבניין דירה יחיד לאזור שכונה או כפרי כולו.מה מאחד אותם הוא העיקרון של תועלת קולקטיבית: אנרגיה המיוצרת מקומית משמשת לראשונה כדי לענות על הביקוש הקהילתי, ורק עודף הוא יצוא לרשת הציבורית.גישה מקומית-ראשון זו מפחיתה את אובדן השידור, מקלה על פיזור רשתות הפצה, ולעתים קרובות מובילה לחשבונות חשמל נמוכים יותר עבור משתתפים.

האבולוציה של חלוקת הכוח: ממרכז לדיסטריוט

כדי להעריך את החשיבות של IECs, זה עוזר להבין את המסלול של חלוקת החשמל.עבור רוב המאה ה -20, מערכות חשמל ואחריו עיצוב מרכזי, למעלה למטה: פחם גדול, גז או צמחים גרעיניים המיוצרים כוח רב, אשר היה עלה למתח גבוה, מועבר מעל מאות קילומטרים, ולאחר מכן ירד למטה עבור הפצה מקומית.

העלייה של אנרגיה מתחדשת, במיוחד PV סולארית, החלה לאתגר את הפרדיגמה הזו.כפי שבעלי בית ועסקים התקין את לוחותיהם, הכלים העומדים בפני בעיית זרימת הכוח לאחור ותנודות המתח על קווים שמעולם לא נועדו להתמודד עם הדור המופץ.באותו זמן, העלות הנפילה של סוללות ליתיום-יון הפכו אותו כלכלי לאחסון אנרגיה המיוצרת באופן מקומי לשימוש בשמש בערב, לטשטש את הקו בין יצרנים ומתכננים באופן טבעי לתחומים אלה.

כיום, IECs נתפסים כבלוק מרכזי של הרשת העתידית - הנקרא לעתים קרובות FLT:0'grid of Networks'veFLT:1 - שבו רשתות קהילתיות רבות למחצה-אוטומטיות קשורות באמצעות מערכת שידור עמוד השדרה.אדריכלות זו מבטיחה עמידות גדולה יותר, כי בעיה בקהילה אחת לא צריכה קערות לאחרים, ויעילות רבה יותר, כי משאבים מקומיים יכולים לספק ללא תחבורה ארוכה.

היתרונות העיקריים של קהילות אנרגיה משולבת

הגדלת החוסן ואבטחת האנרגיה

אולי היתרון המיידי ביותר של IECs הוא היכולת שלהם לשמור על אספקת חשמל במהלך הפרעות רשת.עם דור מקומי אחסון, קהילה יכולה לפעול ב FLT:0island ModephFLT:1 - מנותק מהרשת העיקרית - במשך שעות או אפילו ימים, יכולת זו הוכחה בלתי-נרולת באזורים שהיו מיועדים לאסונות טבע.

ברמה רחבה יותר, IECs להפחית את ההסתמכות על מסדרונות שידור ארוכים, אשר פגיעים לחבל, סופות גיאומגנטיות, ומזג אוויר קיצוני קיצוניות. על ידי חלוקת דור אחסון על פני מיקומים רבים, המערכת כולה הופכת פחות רגישים לנקודות בודדות של כישלון. חוסן זה אינו רק על מקרי חירום; הוא גם מבטיח אספקה יציבה יותר בפני שגרת גודש ותנודות.

יתרונות כלכליים וחיסכון בעלויות

IECs יכול להוריד עלויות אנרגיה למשתתפים באמצעות מספר מנגנונים. ראשית, על ידי ייצור חשמל מקומי, קהילות להימנע מהאשמות שידור ופצה שיכולים לקחת בחשבון עבור 30-50% של הצעת חוק חשמל טיפוסית.שני, בעלות קולקטיבית של נכסים הדור מפחיתה את עלויות הון חד ענישה בהשוואה למתקנים בודדים - מערך סולארי תחמושת זול יותר עבור וואט מאשר לוחות גג על בית אחד, שלישי לעמיתים כדי למכור עדיין מחירים נמוכים יותר, אבל עדיין מתחת לסוחרים.

יתרה מכך, IECs יכולים לספק גידור נגד מחירי חשמל סיטוניים תנודתיים.בשווקים שבהם שיעורי השימוש בזמן נפוצים, מערכת ניהול האנרגיה של הקהילה יכולה לשנות את הצריכה לתקופות של ביקוש נמוך, אחסון כאשר המחירים נמוכים, ושחרור כאשר המחירים גבוהים.

יש גם יתרונות כלכליים חברתיים.IECs יכול להיות מובנה לכלול משקי בית בעלי הכנסה נמוכה, המציע להם גישה לאנרגיה מתחדשת זולה ללא עלות העליונה של התקנת לוחות משלהם. כמה דגמים להשתמש במערכת "אשראי כבד" שבו המשתתפים מקבלים נתח של ההכנסות האנרגיה של הקהילה המבוססת על ההשקעה או התרומה שלהם.

יתרונות סביבתיים ואקלים

על ידי הגדלת נתח האנרגיה המתחדשת המקומי, IECs להפחית ישירות פליטות פחמן.הפליטה הנמשכת מעבר לעקירה הפשוטה של חשמל רשת: כי כוח נצרך ליד המקום שבו הוא נוצר, אובדן שידור (בדרך כלל 5–8% ברשת המודרנית) נמנעים, וצמצום של מתחדשים עקב עומס רשת הוא מקטין.

בנוסף, IECs לטפח תרבות של יעילות אנרגיה ומודעות. חברי נוטים להשקיע במכשירים יעילים באנרגיה, בידוד, ובקרות חכמות כאשר הם רואים החזר כספי ישיר דרך החיסכון המשותף של הקהילה בגרמניה ובהולנד הראו כי המשתתפים להפחית את צריכת האנרגיה הכוללת שלהם ב -10-20% בהשוואה ל- non-participants, גם לאחר חשבונאית לדור המתחדש.

יציבות ועומס Balancing

מנקודת המבט של מפעילי רשת הפצה, IECs הם משאב יקר לניהול מתח מקומי ותדירות.רשתות מסורתיות מסתמכות על כמה צמחים גדולים כדי לעקוב אחר הביקוש, אבל כמו משתנים מתחדשים כמו השמש והרוח להגדיל, משימה זו הופכת קשה יותר. IECs מצוידים עם מעצורים חכמים ומערכות בקרה יכול לספק את ה-FLT:0ancillary שירותים מ-FLT:1 - כגון תמיכה פעילה, תגובה מהירה, ותגובה להחלפת נכסים במהירות.

יתר על כן, כי IECs יכול לאסוף אלפי עומסים קטנים (מטענים חשמליים, משאבות חום, סוללות) הם יכולים להשתתף בשווקים סיטונאיים באמצעות AFLT:0.0.) תחנת כוח וירטואלית (VPP)Buildtual Power plant 1.

קרנות טכנולוגיות נהיגה ב-Integrated Energy

החזון של IECs כרשתות אנרגיה שיתופיות, מתאפשר על ידי חבילת טכנולוגיות דיגיטליות וחשמליות שהתבגרו במהירות במהלך העשור האחרון.

רשתות חכמות וחיפוש בזמן אמת

רשת חכמה משלבת חיישנים דיגיטליים, מ"ר מתקדם וחיבור דו-צדדי ברחבי רשת ההפצה.עבור IEC, תשתית זו מספקת את הנראות הדרושה לניהול הדור המקומי וביקוש באופן דינמי. . Smart מטרים מתעדים צריכת כל כמה דקות, לא רק חודשי, וניתן לשלוט מרחוק כדי לצמצם את השימוש בשעות השיא.Switches והודעות על ההזנה מאפשרות לאי הראשי כאשר נדרש מעקב אחר מתחים, גם כן, גם כן, אופטימיזציה של הפסדים ונקודות בקרה רצופים ומעבירים.

Blockchain עבור Peer-to-Peer אנרגיה מסחר

(האמון והשקיפות הם חיוניים לקהילה שבה חברים לסחור חשמל בין עצמם. ... [+] הטכנולוגיה blockchain - אותה מערכת מובילה מאחורי cryptocurrencies - מולם דרך מבוזרת להקליט עסקאות ללא אמצעי תקשורת מרכזי. בקהילות אנרגיה, blockchain יכול לשייך את ההתנחלויות של המסחר בין פרוסומרס, באמצעות חוזים חכמים אשר משחררים תשלום באופן אוטומטי כאשר האנרגיה מועברת:0Brooklyn יכול להגביר את ההשתתפות ה-Folircliger:

אינטליגנציה מלאכותית ו- Predictive Analytics

אלגוריתמים של בינה מלאכותית הם מרכזיים במבצע האינטליגנטי של IECs. Machine Learning מודלים יכולים לחזות את הדור הסולארי, פלט הרוח, וביקוש המקומי עם דיוק גבוה, באמצעות נתונים היסטוריים ותחזיות מזג אוויר. תחזיות אלה להאכיל לתוך מנוע אופטימלי המחליש הקובע מתי לגבות סוללות, מתי לייצא עודף, וכאשר יבוא מרשת AI מאפשר גם זיהוי חד-משמעי או בעיה גבוהה יותר, אם זה יכול להיות ממין אינטרנט מהיר יותר, אפילו יכול להיות מסוגל לגרום לחשיפה של מערכות בינה מלאכותית.

האינטרנט של הדברים (IoT) ו- Edge Computing

מכשירים IoT - תרמוסטטים חכמים, מטען EV, מערכות ניהול סוללות, ומכשירים חכמים - form שכבת החושיים והפעלה של IEC.הם אוספים נתונים על הצריכה והדור ולהגיב לפקודות ממערכת ניהול האנרגיה. Edge מעביר כמה עיבוד נתונים קרוב יותר למכשירים אלה, צמצום השקיפות והפסיביות של החברה, למשל, אינו יכול להתאים את שיעור הטעינה שלה בתוך מילימטרים משניים המבוססים על תדרים מקומיים, ללא תדרים מתקדמים יותר, אשר ממתינים להנחיות מרכזיות ודרישות.

אנרגיה אחסון חדשנות

אחסון הוא המנוף של קהילות אנרגיה משולבות. סוללות ליתיום-יון שולטות היום, אבל כימאים חדשים כגון נתרן-יון, סוללות זרימה, ואפילו סוללות אוויר ברזל מבטיחות משך זמן ארוך יותר ועלויות נמוכות יותר. אחסון הירומאל (בטנקים חמים או אחסון קרח) וסוללות רכב חשמליות (כאשר חונכרו ומחוברים באמצעות מטען דו-צדדי) תורמים גם ליכולת הגמישות של הקהילה.

דוגמאות אמיתיות בעולם ו Case Studies

קהילות אנרגיה משולבות אינן רק תיאורטיות.כמה פרויקטים חלוצים הוכיחו את יכולתם בהקשרים מגוונים.

אחת הדוגמאות הידועות ביותר היא ה-FLT:0Brooklyn MicrogridFLT:1, פרויקט בניו יורק בראשות LO3 אנרגיה.It משתמשת בלוקצ'יין כדי לאפשר לתושבים עם פאנלים סולאריים למכור עודף חשמל ישירות לשכנים.הפרויקט התרחב לכלול אחסון סוללות וגנן סולארי, והוא פועל הן מודות מחוברות מעוגלות ואי עדיין קטן בקנה מידה, יש השראה דומה באוסטרליה, ויפן.

באיחוד האירופי, ה-FLT:0BRIDGEigtureFLT:1 (שותפות בין Horizon 2020 פרויקטים) מימנה עשרות טייסים IEC על פני מדינות החברות.ה-FLT:2 InterFlexFLT 3: 3 (פרויקט בין Horizon 2020 לבין פרויקט FLT:4Net2PlanFLT:5 פרויקט בגרמניה הראה כיצד גמישות בקנה מידה קהילתי יכול להפחית את הצורך עבור רשתות אנרגיה נמוכה יותר, אשר דורשות של חברות כוח אדם עצמאיות.

באוסטרליה, קהילת ה-Hpburn Wind ParkcioFLT:1 (באנגלית: Australian Wind Parkirph) היא חוות רוח בבעלות שיתופית שמוכרת חשמל לרשת ומשתמשת בהכנסות כדי לממן תוכניות יעילות אנרגיה מקומיות.למרות שהיא אינה כוללת מסחר עמיתים לpeer, היא מדגימה את מודל הבעלות הקהילתי שתחת IECs.

במדינות מתפתחות, IECs מציעים נתיב לחשמל ללא הרחבה רשת יקרה.בבנגלדש, מערכות IECsolShareFLT:1 מאפשרות מספר משקי בית בבניין לחלוק מערכת שמש אחת בתוספת סוללות, עם כל יחידה השולטת בשימוש שלה באמצעות מטר חכם.מודל זה כבר פרוס בלמעלה מ-10,000 משקי בית, מה שמוכיח כי IECs יכול להיות אפילו קיימא בהגדרות בעלות הכנסה נמוכה.

אתגרים ומכשולים לאימוץ

למרות היתרונות ברורים ומספר גדל והולך של טייסים, IECs עומדים בפני מכשולים משמעותיים שיש להתגבר עליהם על אימוץ נרחב.

מדיניות ותקנות מדיניות

Most existing electricity regulations were written for a centralised, one-way system. They often do not recognise the legal concept of an ‘energy community’ or allow peer-to-peer energy trading. In many jurisdictions, a household that sells power to a neighbour becomes subject to the same licensing requirements as a utility, creating an insurmountable administrative burden. Tariff structures can also penalise IECs: if the community’s net consumption is low because of local generation, the utility may lose revenue and respond by increasing fixed charges, which disproportionately hurt low-income participants. Policy reform is needed to create a clear legal status for IECs, establish fair network charges, and enable access to wholesale markets.

מודל של הון ומודלים מתקדמים

בעוד IECs להפחית עלויות לטווח ארוך, ההשקעה הראשונית עבור לוחות סולאריים, סוללות, מ"ר חכם ותוכנה יכול להיות משמעותי. קבוצות קהילתיות לעתים קרובות חסר גישה לשווקים הון או תנאי הלוואה מועדפים.מודלים מימון חדשניות כגון מימון המונים, אג"ח ירוק, וחוזים ביצועים אנרגיה הראו הבטחה אבל עדיין לא סטנדרטיים, תקופת ההחזר עבור סוללה קהילתית משותפת בין רבים יכול להיות קשה כדי לחשב דפוסי שימוש שונים ומוצרים ממשלתיים.

יכולת פעולה טכנית וסטנדרטים

IEC בדרך כלל כרוך בציוד מיצרנים מרובים: חומרים סולאריים, סוללות, שערי תקשורת ותוכנות ניהול אנרגיה.מבטיח כי מכשירים אלה פועלים יחד בצורה חלקה הוא אתגר, בעוד סטנדרטים תעשייתיים כגון IEC 61 850 (עבור אוטומציה תת-קרקעית) ו- OpenADR (לתגובה הביקוש) קיימים, הם אינם מיושמים באופן אוניברסלי במערכות בקנה מידה קטן.

גורמים חברתיים והתנהגותיים

ארגונים דורשים השתתפות פעילה ואמון בקרב חברים.חלק משקי הבית עשויים להיות חסרי רצון לשתף את נתוני האנרגיה שלהם או להשתלט על התרמוססט שלהם לאלגוריתם קהילתי. אחרים עלולים לסרב להצטרף כי הם חוששים שהקהילה תטעה את הסוללה או לא לספק חיסכון מובטח.בניה IEC מוצלח דורש מעורבות קהילתית משמעותית, ממשל שקוף, ולעתים תהליך ארוך של חינוך.

תחזית העתיד של קהילות אנרגיה משולבות

במבט קדימה, IECs צפויים לשחק תפקיד מרכזי יותר ויותר בהפצת כוח.כמה מגמות לתמוך הפרויקט הזה.ראשון, העלות של השמש והאחסון תימשך ליפול, מה שהופך את הדור המקומי אפילו יותר תחרותי עם חשמל קמעונאי.שני, את החשמל של תחבורה חימום - כלי רכב חשמליים משאבות חום - יגביר את צריכת החשמל הביתית, מה שהופך אותו אטרקטיבי יותר לנהל באופן קולקטיבי כדי למנוע שדרוגים גדולים, אולי יותר, כלומר, להמשיך לפתח מחדש את המודלים של העסק שלהם, הוא כבר לא יעיל יותר, הוא מציע.

טכנולוגית, ככל הנראה, עתיד IEC יהיה חלק גדול יותר של כוח כוח גדול יותר:0 (Vertual Power plantcioFLT:1 או FLT:2 Energy cloudcioFLT 3), שבו אלפי קהילות יגברו את המשאבים שלהם להשתתף בשווקים סיטונאיים ולספק שירותי מערכת.הגבולות בין IECs, VPPs, ומיקרו-grids מסורתיים מטושטשים באופן עצמאי מכל דבר שישול, ושישים לקביעת מטרות של תזמון אנושי ומערכת ההפעלה, ומערכת ההפעלה, ומערכת ההפעלה.

המדיניות תהיה מאיץ קריטי של האיחוד האירופי מתאים ל-55 חבילות ו-Renewable Energy Directive יספק מסגרת חזקה עבור מדינות החברות לתמוך בקהילות אנרגיה.בארצות הברית, מדינות כמו ניו יורק, קליפורניה, ומסצ'וסטס יצרו תוכניות סולאריות קהילתיות עם מדנן וירטואלי, וכמה מהם חוקרים חקיקה "מיקרוגריד משותף" (community microgrid) של מדינות, שם הרשת פחות מבוססת, יש הזדמנות לדגימה ישירות לדגימה מודלים קהילתיים.

אבולוציה חשובה תהיה הזרם המרכזי של IECs כמעמד נכסים למשקיעים מוסדיים.לאחר חוזים סטנדרטיים, נתונים תפעוליים אמינים, ותעריפים מוכרים נמצאים במקום, קרנות פנסיה ומשקיעים תשתיות יראו את IECs כהשקעות בסיכון נמוך, לטווח ארוך.זה ישחרר הון זול ויאץ את הפריסה בקנה מידה.

מסקנה

קהילות אנרגיה משולבות הן יותר מניסוי נישה; הן מייצגות שינוי יסודי כיצד חשמל מיוצר, מבוזר ונצרך. על ידי שילוב של הדור המקומי, אחסון, רשתות חכמות, וממשל שיתופי, IECs לספק חוסן משופר, חיסכון בעלויות, הטבות סביבתיות, ורשתות אינטרנט תמיכה. הם מעצימים אנשים וקהילות להשתלט על עתיד האנרגיה שלהם תוך תרומה ליציבות של המערכת הטכנולוגית הרחבה יותר - בלוקים חכמים, מ- AI, ומחסומי אבטחה מתקדמת, מ-AI, שכבר נמצאים בסוללות מתקדמות, וסוללות חברתיות, וסוללות, ותעשיות מתקדמות, ותעשיות מתקדמות, , , , , , , , קופות.

בעוד העולם גזעים כדי לערעור ולתאם לאקלים תנודתי יותר ויותר, החוסן והיעילות של רשתות האנרגיה המקומיות יהפכו להיות בעלי ערך רב יותר. אינטגראלי קהילות אנרגיה מציעות נתיב פרגמטי קדימה: אחד שהוא דמוקרטי, בר קיימא, וחזק.עתיד של חלוקת החשמל אינו רשת ענקית אחת; הוא רשת של קהילות מקושרות, חכמות שעובדות יחד.