תכנון מערכות אנרגיה עמידות באזור החוף והוריקן-פרון

הבנת הפגיעות הייחודיות של תשתית אנרגיה החוף

אזורי החוף והוריקן-פרון עומדים בפני התכנסות של סיכונים המקיפים את הסיכון במערכות אנרגיה. Storm surge, משב רוח, שיטפון ומים המלח בכל רכיב חשמלי במובנים נפרדים.לדוגמה, תרסיס מלח יכול לפוצץ מול מוליכים חשופים ולתחלץ את הפציעות של אנרגיה גופנית לאורך זמן, בעוד שהצטברות יכולה לקצר את קווי ההפצה התת-קרקעיים ואת הציוד הלאומי של האוקיינוס האטלנטי (ARM) גרמו לנזקים משמעותיים של אנרגיה, מעל פני זמן, מעל פני 20 מיליארד דולר, אשר נגרם נזקיוריקן, למעט נזקי חירום, תוך כדי סיכון מוקדם של 20 מיליארד דולר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 נזקי חירום, 000, 000, 000, 000 לחץ דם מוקדם יותר, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ דם מוקדם יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 נזקי חירום, 000, 000, 000 נזקי חירום, 000, 000 נזקי חירום, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ דם מוקדם יותר, 000, 000, 000,

הבנת הספקטרום המלא של סיכונים - מרוחות קיצוניות העולה על 150 קמ"ש ועד לגלי סערה שיכולים לעלות 20 רגל או יותר - היא הבסיס לתכנון מערכות שלא רק לשרוד אלא גם לשמור על שירות חלקי לפחות במהלך ואחרי סערה.זה דורש מעבר לרשת המסורתית הנוקשות לכיוון גישה יותר הסתגלותית, מבוזרת יותר, וקהילתית.

עקרונות עיצוב עבור מערכות אנרגיה חוף חיוניות

חוסן אינו טכנולוגיה או טקטיקה אחת, אלא אסטרטגיה ברמה מערכות המנבאת מצבי כישלון ומבטיחה המשכיות של עומסים קריטיים.העקרונות הבאים מהווים את עמוד השדרה של עיצוב גמיש מודרני לאזורים של הוריקן-prone.

תשתיות: אלביעה, חומרים, וחילוץ מבני

הרדינג מפחית את הפגיעות לכוחות הפיזיים.צעדי מפתח כוללים חומרים תת-קרקעיים, מתגים וגנרטור מעל גובה הצפה הבסיס (BFE) בתוספת לוח חופשי; באמצעות חומרים עמידים על קורוזיה כגון נירוסטה או פולימרים מורכבים; וחיזוק מגדלי השידור החבויים על מנת לעמוד על 5 עומסי רוח.

צמצום באמצעות מיקרוגרואידים ומשאבים אנרגיה דיסטריממים

פיזור פירוק הפרדיגמה של חד-נקודת-הצבה.על ידי פריסת מיקרו-צמחים מבוססי קהילה - שילוב של דור השמש המקומי, אחסון סוללות, דיזל גיבוי או גנרטורים גז טבעי - קהילות ריקות יכולות לאי מהרשת העיקרית במהלך מקרי חירום אלה מיקרו-צמחונים נועדו גם לשרת מתקנים קריטיים כגון בתי חולים, תחנות אש, מקלטי חירום, משאבות מים ומשאבות.

כבישים מהירים ונכשלים

Redundancy מבטיחה שאם רכיב אחד נכשל, אחר יכול לקחת ללא הפרעה שירות.זה אומר לספק מספר רב של חומרי הפצה עצמאיים, מהפךים אדומים, ומסדרונות שידור מגוונים.בהגדרות החוף, מגוון פיזי הוא מפתח: להאכילים צריכים לעקוב אחר מסלולים נפרדים כך שעץ יחיד נופל או אירוע יחיד של עלייה לא יכול להוריד את כל הנתיבים.

גמיש, Scalable Technologies

מערכות גמישות חייבות להתאים לאיומים מתפתחים ולתבניות עומס.טכנולוגיות גמישות כוללות יחידות אחסון סוללות מודולריות שניתן לערעור כדי להגדיל את יכולת ההפיכה, לוחות סולאריים עם מערכות גידול סובלניות, ומיקרו-צמחים ניידים שניתן למשאית לאזורים הקשים ביותר לאחר סופה.אחסון אנרגיה ממלא תפקיד כפול: היא חלקה תנודות מתחדשות בתנאים רגילים ומספקת גיבוי במהלך אספקת אנרגיה שחורה.

מעורבות קהילתית ותכנון משותף

פתרונות טכניים נכשלים ללא חברי הקהילה של קניה חברתית - חברות חברות - חברות, עסקים, ממשלה מקומית, מנהלי חירום - בתהליך העיצוב מבטיח כי השקעות חוסן משקפות עדיפויות בפועל, תכנון משותף יכול לזהות אוכלוסיות פגיעות, כגון קשישים או תלות רפואית, הדורשים כוח לא מתואם עבור ציוד תמיכה בחיים.זה גם בונה אמון ומעודד בעלות מבוזרת של נכסים כמו אחסון סולארי ומערכת הגנה לטווח ארוך יותר עבור מערכות הגנה לטווח ארוך.

טכנולוגיות חדשניות מעודדות רשתות חכמות, עצמן-הולדות

מעבר לעקרונות הבסיסיים, טכנולוגיות מתפתחות דוחפות את המעטפה של מה שמערכות אנרגיה חוף יכולות להשיג.

אוטומציה מתקדמת ורשתות של עצמיות

מערכות רשת חכמות מודרניות משתמשות בחיישנים, יחידות מדידה של PUs (PMUs), ומערכות ניהול הפצה מתקדמות (ADMS) כדי לזהות תקלות, לנתב מחדש את הכוח, ואפילו להגדרה מחדש של טופולוגיה ברשת בזמן אמת.

אחסון אנרגיה גמיש: Beyond Lithium-Ion

בעוד סוללות ליתיום-יון לשלוט בשוק, טכנולוגיות אחסון אחרות מציעות יתרונות בסביבה החוף. Flow סוללות להשתמש אלקטרוליטים נוזליים שאינם ניתנים לדלקתיים, ניתן לאחסן במיכלים עמידים להצפות. אחסון אנרגיה אוויר (CAES) במערות תת-קרקעיות מספק אחסון נרחב עבור סוללות מיקרו-אזוריות קהילתיות. Saltwater מפותחות עם עמידות של תאיים.

Storm-Resilient Hardware and Civil Design

חידושי תשתיות כוללים:

• (FLT:0) שידור והפצת תפוצה של תפוצה:1 (FLT) באמצעות כבלים מחוסנים במים המסוגלים עם משקעים ארוכים, בעוד עלויות ההון גבוהות יותר, מחקרים על ידי מכון המחקר של חשמל כוח להראות כי מערכות תת קרקעיות באזורי שיט יכולים להפחית את פערי הסערות על ידי עד 80% בהשוואה לקווים מעל פני השטח.
• (FLT:0) צוללות עמידות בפנימיות:0 (Flood-הוכחה) עם פלטפורמות מועלות, שמן מכיל סכומי עתק, ודלתות ווטרסטאט שיכול לעמוד בדרגה 4 של גלי סערה מיאמי-דה בנה כמה תת-קרקעיות כאלה לקוד.
• (FLT:0) קטבים עמידים ומגדלים FLT ( 1:1) באמצעות ברזל דוקטרי, פולימר רב-עוצמה סיבים, או בטון עם דירוגים גבוהים של עומס רוח.

מיקרוגרידים חדשים עם Grid-Forming Inverters

מיקרו-צמחים מסורתיים מסתמכים על גנרטורים סינכרוניים (לעיתים רחוקות או גז טבעי) כדי ליצור מתח רשת יציב ותדירות.חדשים בעלי ביצועים ברשת מאפשרים מיקרו-צמחונים סולריים לפעול לחלוטין ללא גיבוי דלק מאובנים, שמירה על איכות הכוח אפילו כאשר אי-התים (החומר) של רשתות חדשות למניעת אספקת דלק מרוחקת, כאשר רשתות אספקה של דלק פגיעות לסערות.

מחקרים אמיתיים: שיעור מהוריקן-פרון

בחינת פריסות בפועל מגלה מה עובד ומה לא.

ניו אורלינס: Flood-Proof Substations ו-Fed Microgrids

לאחר הוריקן קתרינה, ניו אורלינס השקיעה בכבדות בתשתית החשמל שלה.העיר גייסה תת-קרקעית קריטית על פלטפורמות קונקרטיות עד 10 מטרים מעל כיתה, הותקנה מתגמר, וקווי שידור קשיחים.בנוסף, מחלקת הבריאות של ניו אורלינס השיקה טייס מיקרוגריד שמשרת כמה מתקני בריאות, כולל תיאטרון Mahalia Jackson (שנקרא כמקלט רפואי).

פורטו ריקו: מיקרוגרואידים סולאריים כדרך לעצמאות אנרגיה

הוריקן מריה בשנת 2017 הרס 80% מהרשת של פורטו ריקו, והותיר כמה קהילות ללא חשמל במשך 11 חודשים.בתגובה, ללא מטרות רווח והממשלה יזמה מיקרוגרריד מסיבית של העיר Adjuntas, למשל, בנה קהילה עם תוספת של מיקרוגרידים שמשיתרת מרכז רפואי, בית ספר, תחנת משאבת מים ומרכז קהילתי.

פלורידה: חברת המחקר של ועדת הבריאות של אורלנדו

ועדת האורלנדו אוחוסנס (OUC) מיושמת תוכנית החוסן הכוללת 30% מהקווי ההפצה שלה, התקנת חיי גילוי הצפות במנורות, ופריסת רשת של שמירה עצמית באמצעות סוגרים אוטומטיים.OUC מפעילה גם 10 MW קהילת השמש עם סוללה של 10 מגה-וואט שיכולה לשדרג נכסים קריטיים באי במהלך מקרי חירום.

מידות כלכליות ותקנות של עיצוב עצמאי

חוסן דורש הון עליון, אך ההחזר על ההשקעה הוא משמעותי כאשר עלויות להימנע נחשבות.

עלויות-Benefit של השקעות חוסן

על פי המכון הלאומי של מדעי בניין, כל דולר שהוצא על הפחתה (כולל התקשות רשת, מיקרוגרואידים ואחסון) חוסך לחברה בממוצע שישה דולרים בהפסדים עתידיים.עבור כלי שיט, תקופת ההחזר עבור תת-קרקעיים עמידים בצפה היא בדרך כלל חמש עד עשר שנים כאשר גורם בהימנעות מעלויות ביטוח מופחתות, וזמני שיקום מהירים יותר של מענקים פדרליים מקרנות מזג אוויריות, הם בדרך כלל חמישה עד עשר שנים, כמו גם עלויות טיפול ראשוניות, כמו גם עלייה של ביטוח אנרגיה.

תקנות סודיות וקודי גריידי

קובעי המדיניות ממלאים תפקיד קריטי במדינות כמו הוואי וקליפורניה אימצו סטנדרטים הקשורים המאפשרים למיקרו-צמחונים לפעול במקביל לרשת ולאי בצורה חלקה.מכון מהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (IEEE) תקן 1547-2018 דורש כעת כי מקורות אנרגיה מבוזרים התומכים ביציבות רשת במהלך הפרעות, אשר חיוני לפעילות גמישה של ערים בחוף הים צריך גם לאמץ קודים המחייבים שטף עבור מבנים חדשים של חשמל FMA: 1.

עמידות קהילתית: הגורם האנושי

אפילו החומרה המתקדמת ביותר היא יעילה רק כקהילה שפועלת ותלויה בה. תוכניות חוסן מוצלח משלבות חינוך ציבורי, פיתוח כוח העבודה ושיקולי הון.

תכנון עמידות לקהילה צריך לכלול:

• (FLT:0) קמפיינים של מודעות ציבורית ,6) על אנרגיה על / טיפים במהלך הסערה, כיצד להשתמש גנרטורים סולאריים ניידים, ואת המקומות של מרכזי החוסן בשכונה המספקים כוח לטעינה ולקירור.
• (FLT:0) הכשרת כוח העבודה של טכנאים מקומיים בהתקנה סולארית, תחזוקה סוללות, ופעולה מיקרוגרידית. תוכניות כמו השמש מוכן Vets ו- GRID חלופות להציע מודלים שניתן להתאים לאזורים של הוריקן-פרון.
• (FLT:0) התפלגות ממוקדת-שוויון (FIRLT:1): עדיפות לשכונות בעלות הכנסה נמוכה ופגיעה רפואית עבור מתקנים מיקרוגריניים, כפי שהם לעתים קרובות האחרון להיות משוחזר לאחר סערות. קבוצות ללא כוונת רווח כמו פרויקט טביעות רגל החלו תוכניות קרוואן סולאריות חלוצות שמש המשרתות בקהילות מוחלשות במהלך מקרי חירום.

מגמות עתידיות: מה הבא לחוסנות של אנרגיה

במבט קדימה, כמה מגמות יעצבו את הדור הבא של מערכות הפעלה מחדש.

• (FLT:0) אחריות-כשירות (RaaS)FLT:1: חברות צד שלישי מימון, התקנה והפעלה מיקרו-צמחים לקהילות, טעינה על תשלום מנויים תוך הבטחת זמן קצר.
• (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית עבור תחזוקה חיזויית: מודלים של למידת מכונות מנתחים נתונים חיישן כדי לחזות כישלון בציוד לפני שהוא מתרחש, ומאפשרים תיקונים לפני סופה.
• (FLT:0) ו-V2G אינטגרציה אינטגרציה 1: ציי רכב חשמליים, כגון אוטובוסים בית ספר וכלי רכב עירוניים, יכולים לשמש סוללות ניידים במהלך בחוץ.אוטובוס בית ספר חשמלי אחד יכול לספק עד 50 קילוואט - מספיק כדי כוח בית ממוצע במשך יומיים.
• (FLT:0Climate-adaptive Network designph:1) : כלי רכב משלבים כעת עלייה ברמת הים ותחזיות אינטנסיביות מוגברת של הוריקן ל-20 שנים של תוכניות הון, באמצעות מודלים סיכון פרובביליסטיים כדי לאשר השקעות.

מסקנה: בניית מערכות שמושכות ב Turbulence

תכנון מערכות אנרגיה גמישות לאזורים החוף והוריקן אינו פרויקט חד פעמי, אלא תהליך מתמשך של הסתגלות וחדשנות.עקרונות ההיבראה, ההגינות, הגאולה, הגמישות והמעורבות הקהילתית מספקים מסגרת מוכחת. דוגמאות של עולם אמיתי מניו אורלינס, פורטו ריקו, ומוכיחים כי מערכות כאלה אינן רק ניתנות להשגה מבחינה טכנית, אלא גם מבחינה כלכלית ומועילה מבחינה חברתית, כמו שעלינו להחזיר את הסיכונים המיקרו-זמנית, רק לאחר שצריכים לפתח סוללות קריטיות, אלא רק לאחר שעלינו לפתח סוללות קריטיות, אלא רק את מערכות כאלה, רק לאחר שגורמות להחלמה, רק להחלמה, רק להחלמה, רק לאחר שגורמות להחלמה של מערכות כאלה, רק להחלמה של מערכות כאלה, רק להחלמה של מערכות כאלה, רק להחלמה של מערכות לא רק להחלמה מהירה של מערכות לא רק להחלמה של מערכות כאלה, אלא גם להחלמה של מערכות כאלה, אלא גם להחלמה מהירה של מערכות לא רק למזגות, אלא גם להחלמה מהירה של מערכות כאלה, אלא גם להחלמה מהירה של מערכות כאלה, אלא גם למזגות, אלא גם להחלמה של מערכות לא רק להחלמה של מערכות כאלה, אלא גם להחלמה של מערכות כאלה, אלא גם להחלמה של מערכות כאלה, אלא גם למזג

הזמן להשקיע הוא עכשיו, בעוד שיש לנו הזדמנות לתכנן עם ראיית פנים ולא להגיב עם הנפקה. עבור מהנדסים, קובעי מדיניות ומנהיגי הקהילה, הדרך קדימה היא ברורה: שיתוף פעולה, עדיפות חוסן, ולעולם לא להמעיט בכוחה של מערכת מעוצבת היטב להגן על החיים ועל הפרנסה.