Как Общество инженеров-электриков поддерживает переход на возобновляемые источники энергии

«Возобновляемая энергия больше не является нишевой темой в электротехнике — это основная проблема, которую наша профессия существует для решения», — сказала д-р Мария Чен, председатель исследовательского комитета ЮВЕ. — «Общество обеспечивает строительные леса для сотрудничества, которого ни одно учреждение не может достичь в одиночку».

Ключевые области исследований включают:

• Передовые фотоэлектрические элементы — тандемные элементы, органические фотоэлектрические элементы и строительные интегрированные материалы
• Оптимизация ветра в море — плавучие платформы, передача постоянного тока высокого напряжения и управление бодрствованием
• Электролиз зеленого водорода — масштабированные системы протонно-обменных мембран (PEM) и недорогие катализаторы
• Цифровизация сети — прогнозирование нагрузки на основе ИИ, мониторинг в широких масштабах и кибербезопасность для распределенных энергетических ресурсов

Внешнее партнерство усиливает эти усилия. ЮВЕ поддерживает статус связи с IEEE Power & Energy Society, со-спонсируя рабочие группы по стандартам инвертора и совместимости микросетей. Общество также сотрудничает с Международным агентством по возобновляемым источникам энергии (IRENA) для публикации технологических дорожных карт, которые информируют национальные энергетические планы. Эти альянсы обеспечивают, чтобы финансируемые ЮВЕ исследования переводили в реальное развертывание, а не оставались в академических журналах.

Образование и подготовка рабочей силы

Для успешного перехода на энергию требуются инженеры, которые могут проектировать, устанавливать и поддерживать системы, радикально отличающиеся от устаревшей инфраструктуры, основанной на ископаемом топливе. SEE решает эту проблему с помощью многоуровневой системы образования, которая обслуживает всех, от учащихся средних школ до опытных инженеров-электриков, ищущих специализацию.

Сертификационные и сертификационные программы

Общество предлагает шесть сертификатов, ориентированных на возобновляемые источники энергии, каждый из которых соответствует определенным в отрасли компетенциям. К ним относятся сертифицированный инженер по солнечной энергии (CSE), сертифицированный специалист по ветроэнергетике (CWE) и сертифицированный специалист по системам хранения энергии (CES). Чтобы получить сертификат, кандидаты должны пройти строгий экзамен и пройти практическую лабораторную практику с использованием виртуального испытательного стенда SEE, который имитирует такие сценарии, как обнаружение островков, прохождение по неисправностям и утечка тепла от батареи.

С 2020 года количество зачисленных в эти программы увеличилось на 150 процентов, что обусловлено спросом со стороны работодателей. Согласно опросу SEE 2024 Workforce Survey, 82 процента сертифицированных инженеров сообщили, что их учетные данные привели к повышению или повышению заработной платы в течение двух лет.

Непрерывное обучение и микро-учетные данные

Поскольку технологии возобновляемых источников энергии развиваются быстро, SEE обеспечивает микро-верительные пути, которые позволяют инженерам обновлять конкретные навыки, не прибегая к полному сертификату. Текущие предложения включают короткие курсы по двухстороннему фотоэлектрическому моделированию, операциям водородного электролизера и кибербезопасности для систем SCADA ветровых ферм. Эти курсы предоставляются через онлайн-платформу обучения Общества, которая использует интерактивное моделирование и оценки в режиме реального времени.

В ЮВЕ также действует программа наставничества, в рамках которой работают инженеры-наставники, работающие в раннем возрасте, и опытные сотрудники, работающие над проектами в области возобновляемых источников энергии. Более 4000 пар наставников-наставников активно работают по всему миру, со структурированными проверками и этапами обучения на основе проектов. Эта программа особенно эффективна в деле увеличения удержания женщин и недостаточно представленных групп в составе рабочей силы в области энергетики.

Академические партнерства и развитие учебных программ

На университетском уровне SEE сотрудничает с 75 инженерными школами, чтобы согласовать учебные программы с потребностями отрасли. В пакет учебной программы Общества «Сила будущего» входят слайды лекций, лабораторные руководства и инструменты моделирования с открытым исходным кодом для курсов по проектированию фотоэлектрических систем, оценке ветровых ресурсов и экономике энергетики. В 2023 году эти материалы были приняты 120 учреждениями в 30 странах.

Для колледжей и торговых школ SEE предлагает обучение инструкторов и комплекты оборудования, которые позволяют студентам собирать и тестировать небольшие ветряные турбины и солнечные панели. Эти программы особенно важны в развивающихся странах, где технические колледжи составляют основу электрической рабочей силы.

«Образование — это не одноразовое мероприятие, это непрерывный цикл обучения, применения и переподготовки, — сказал Джеймс Окафор, директор образовательных программ ЮВЕ. — Наша инициатива «Renewable Ready» гарантирует, что ни один инженер не останется позади по мере трансформации энергетической отрасли».

Пропаганда и поддержка политики

Эффективная политика может ускорить или помешать развертыванию возобновляемых источников энергии. Отдел адвокатуры ЮВЕ работает непосредственно с законодателями, регулирующими органами и коммунальными службами, чтобы гарантировать, что правила и стимулы основаны на надежных инженерных принципах, а не на идеологии. Общество поддерживает постоянный офис в Вашингтоне, округ Колумбия, с дополнительными должностями связи в Брюсселе, Пекине и Нью-Дели.

Экспертные заключения и Белые книги

SEE предоставляет как письменные показания, так и экспертов-свидетелей для слушаний по таким темам, как реформа сетевого учета, стандарты взаимосвязи и планирование передачи. Политические брифинги Общества широко цитируются государственными учреждениями. Например, в Белой книге SEE 2022 года «Ценность солнечных тарифов» была установлена методология, которую три государственные комиссии по коммунальным услугам США приняли для расчета справедливой компенсации клиентам на крыше.

На международном уровне ЮВЕ внес вклад в пересмотр Европейской комиссией кодов сетей для инверторных ресурсов, помогая гармонизировать требования между государствами-членами.В Индии Общество работало с Министерством энергетики над разработкой правил открытого доступа к зеленой энергии, которые стали законом в 2023 году.

Отраслевые стандарты и строительные кодексы

Инженерные общества имеют давнюю традицию написания добровольных консенсусных стандартов, которые становятся фактическими требованиями. В настоящее время ЮВЕ возглавляет комитеты, ответственные за следующие стандарты, используемые в возобновляемых установках:

• SE-1000: Требования безопасности для крупномасштабных систем хранения энергии от аккумуляторов
• SE-2000: Испытания на эффективность фотоэлектрических инверторов в условиях возмущения сетки
• SE-3000: минимальные критерии работоспособности для гибридных ветро-солнечных электростанций

Эти стандарты приняты такими организациями, как Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) и Международный совет по кодексу (ICC). При формировании строительных норм SEE гарантирует, что новые солнечные электростанции и ветровые электростанции безопасны, надежны и совместимы.

Стимульный дизайн программы

SEE консультирует правительства по вопросам разработки льготных тарифов, налоговых кредитов и стандартов портфеля возобновляемых источников энергии. Инструменты анализа Общества позволяют политикам моделировать экономические и инженерные последствия различных структур стимулирования. Например, модель SEE для стимулов, основанных на мощности, по сравнению с производством, помогла правительству Индонезии выбрать схему, которая увеличила инвестиции в ветроэнергетику на 33 процента за два года.

Пропаганда Общества носит беспартийный характер и опирается на данные, что вызывает уважение как со стороны отраслевых торговых групп, так и экологических организаций. В результате ЮВЕ часто приглашают присоединиться к круглым столам заинтересованных сторон, созываемым Международным энергетическим агентством (МЭА) и Всемирным экономическим форумом.

Участие сообщества и общественное сознание

Государственная поддержка имеет важное значение для крупных проектов в области энергетической инфраструктуры. В ЮВЕ реализуется множество программ, которые объясняют концепции возобновляемых источников энергии на доступном языке и демонстрируют локализованные преимущества. Цель заключается в сокращении оппозиции NIMBY и расширении прав и возможностей общин взять на себя ответственность за свое энергетическое будущее.

Солнечный и ветровой для школ

В рамках программы «Энергизируйте образование» добровольцы ЮВЕ устанавливают в школах К-12 небольшие солнечные батареи и системы мониторинга данных. Студенты могут видеть генерацию электроэнергии в режиме реального времени на приборных досках классов, что вызывает интерес к карьере STEM. С 2018 года в ней приняли участие более 1200 школ в 12 странах, каждая установка сопровождалась учебными модулями, которые соответствуют местным научным стандартам.

Общественные семинары и гиды домовладельцев

В разделах SEE проводятся бесплатные семинары по таким темам, как оценка котировок солнечных батарей, понимание счетов за чистый счет и базовое обслуживание систем бытовых батарей. Эти сессии предназначены для домовладельцев, домовладельцев и владельцев малого бизнеса. Общество также публикует иллюстрированные руководства (например, «Ваш электромобиль и ваши солнечные панели: заставляя их работать вместе»), которые доступны в публичных библиотеках и в Интернете.

В сельских районах, где отсутствует доступ к энергосистеме, члены ЮВЕ проводят «Ярмарки расширения возможностей в области энергетики», где участники могут тестировать портативные солнечные фонари, микрогидроагрегаты и ветряные турбины домашнего масштаба. Эти мероприятия часто приводят к совместным закупкам, снижая затраты для общин.

Молодежные конкурсы и стипендии

Для привлечения следующего поколения инженеров-возобновляемых источников энергии SEE спонсирует ежегодный «Вызов молодых новаторов», который просит команды учащихся старших классов разработать систему возобновляемой энергии мощностью 1 кВт для реального применения. Победители получают финансирование для создания своего прототипа и демонстрации его на национальной конференции Общества. Аналогичным образом, стипендиальная программа «Женщины в возобновляемой энергии» присудила более 2 миллионов долларов с 2019 года студентам-женщинам, получающим степени, связанные с чистой энергией.

«Мы не просто хотим создать технологию, мы хотим построить понимание, — говорит Прия Сингх, директор общественных программ. — Когда сообщество понимает, почему ветропарк расположен определенным образом, они становятся защитниками, а не препятствиями».

Будущее и вызовы

Хотя Общество добилось ощутимого прогресса, энергетический переход еще далек от завершения. Стратегический план ЮВЕ на 2025-2030 годы определяет четыре критических области, в которых организация должна активизировать свои усилия.

Модернизация сети в масштабе

Электросеть была разработана для одностороннего потока энергии от нескольких крупных электростанций. Интеграция миллионов переменных, распределенных энергетических ресурсов требует огромных инвестиций в новые линии электропередач, передовые инверторы и системы мониторинга в режиме реального времени. ЮВЕ выступает за 30-летний национальный план модернизации сети в Соединенных Штатах и аналогичные инициативы в других странах. Общество также разрабатывает технический стандарт для «сетевых инверторов», которые могут поддерживать стабильность системы даже при 100% проникновении возобновляемых источников энергии.

Многообразие и инклюзивность рабочей силы

ВИЭ-инжиниринг остается преимущественно мужским и относительно однородным. ЮВЕ поставило цель, чтобы к 2030 году 40 процентов новых членов были женщинами, а 25 процентов будут из недопредставленных расовых или этнических групп. Программа Общества «Пути к энергии» предоставляет стипендии для студентов из исторически черных колледжей и университетов (HBCU) и аналогичных учреждений по всему миру. Наставничество, оплачиваемые стажировки и обучение по борьбе с предрассудками для менеджеров по найму являются частью стратегии.

Технологии снижения затрат

В то время как солнечная и ветровая энергия уже конкурентоспособны на многих рынках, затраты на длительное хранение, производство зеленого водорода и передовые геотермальные технологии остаются высокими. SEE запускает «Премию за прорыв в хранении» для стимулирования изобретений, которые могут достичь уравненных затрат ниже 50 долларов за МВтч для 12-часового хранения. Общество также планирует создать онлайн-базу данных о материальных инновациях, открытую для всех исследователей, чтобы ускорить открытие наземных альтернатив литию и кобальту.

Глобальное равенство и доступ

Многие развивающиеся страны богаты возобновляемыми ресурсами, но не имеют инженерных возможностей для их использования. Программа SEE «Tech Transfer Africa» отправляет инженеров-добровольцев и отставных профессоров в университеты Нигерии, Кении и Малави для совместного обучения курсам по солнечному и ветровому дизайну. Общество также жертвует использованное лабораторное оборудование и лицензии на моделирование. Цель на 2028 год состоит в создании пяти аккредитованных SEE учебных центров по возобновляемой энергии на африканском континенте.

Дорога вперед потребует не только технического совершенства, но и социальной осведомленности, политической смекалки и неустанного сотрудничества. Общество инженеров-электриков доказало, что может адаптировать институт 20-го века к вызовам 21-го века. Инвестируя в исследования, образование, пропаганду и участие сообщества, SEE разрабатывает не только машины, которые генерируют энергию, но и сами системы, которые обеспечивают устойчивое и справедливое энергетическое будущее.

Для получения дополнительной информации об инициативах Общества в области возобновляемых источников энергии и о том, как принять участие, посетите официальный веб-сайт ЮВЕ или изучите ресурсы таких партнеров, как Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии , IRENA и Департамент энергетики США .