Nogle kommentatorer ser ud til at være bekymret at vores elektricitetsnet står over for en forestående spændingskrise, hvor vi angiver frygt for, at vedvarende energikilder (især solpaneler på taget) vil true kvaliteten af vores strømforsyning.
Disse bekymringer hænger sammen med det faktum, at solcellepaneler og andre indenlandske generatorer kan skubbe op spændinger, hvilket potentielt kan gøre det sværere for netværksvirksomheder at opretholde stabilitet på tværs af nettet. Men hvad der er mindre godt forstået (og langt mindre rapporteret) er det enorme potentiale for lokal generation til faktisk at forbedre kvaliteten af vores magt snarere end at hindre den.
A ny rapport fra vores Netværk fornyet projektet sigter mod at vise, hvordan teknologier som "smarte invertere" kan hjælpe med at styre spænding i husholdningsskala, snarere end på stationer. Dette ville forbedre kvaliteten af vores kraft og vende det potentielle problem med vedvarende energikilder til en løsning.
Hvorfor alt opstyret omkring spænding?
Elektricitet fra vores kraftpunkter skal være på omtrent 230 volt uden at afvige for langt over eller under. Det svinger i løbet af dagen, afhængigt af hvor meget strøm der bruges.
Her er en analogi: Tænk på vand, der strømmer gennem rør. Kraftledningerne er selve rørene, og spændingen er som vandtrykket i rørene - det vil sige mængden af kraft, der skubber vandet (eller elektriciteten) med. Brug af store mængder strøm får spændingen til at falde, snarere som når vaskemaskinen tændes, mens du bader; pludselig falder trykket, fordi andre apparater også bruger vandet.
Trykket påvirkes også af, hvor tæt apparatet er på kilden. For eksempel, hvis din vaskemaskine og din bruser var tilsluttet lige ved foden af dæmningen, i stedet for i slutningen af flere miles af rør, kunne du få dem begge tændt og ikke bemærke et fald i trykket.
For et elektrisk distributionssystem betyder det, at husene, der er længst væk fra understationen, er de mest modtagelige for nedbøjning (lavere) spænding, når der bruges store mængder strøm.
Spændingsstyring har altid været et problem for netoperatører, især i landdistrikter, hvor kraftledningerne er længere. Lav spænding på lange kraftledninger betyder ofte svage og flimrende lys for beboerne i slutningen af linjen.
På vippesiden kan overspændinger skade følsomt elektronisk udstyr - lidt som når vandtrykket springer din have ud af vandhanen.
Disse udsving kan blive et problem for elselskaber, når spændingen går uden for det tilladte interval.
Hvordan påvirker solenergien spænding?
Vores elektricitetsnet blev ikke oprindeligt bygget til masser af lokale generationskilder som tagpaneler eller små vindmøller. Indtil for nylig har strøm generelt kun strømmet i en retning, fra et stort (normalt kulfyret) kraftværk til forbrugere.
voksende antal husholdningssolpaneler på netværket har ændret dette landskab, og nu strømmer strøm begge veje. Solpaneler kan gøre styring af nettet mere kompliceret, fordi spændingen stiger, hvor de genererer strøm.
En lille spændingsforøgelse er ikke et problem, når der er tilstrækkelig efterspørgsel efter elektricitet. Men når ingen er hjemme i nabolaget, kan solenergien løfte spændingen ud over den øvre grænse.
I dette tilfælde udløber sandsynligvis kredsløbsbeskytterne i generatoren, og solcellepanelerne afskæres for at beskytte netværket. Dette betyder også, at husstanden ikke har adgang til (eller får betalt for!) Den solenergi, det producerer.
Enhver kunde-ejet generator kan påvirke spændingen - inklusive solenergi, batterier eller dieselgeneratorer. Men vi har en tendens til at høre om sol, fordi det er langt den mest populære middel til lokal generation; Australien har nu mere end 1.5 millioner hjem med tagterrasse, og dette tal stiger hurtigt.
Mens nogle mennesker måske ser dette som et problem, ligger løsningen undertiden i selve problemet. I dette tilfælde kan nye solsystemer tilbyde en meget mere sofistikeret måde at styre netspænding på.
Innovationen: smarte invertere kan styre solenergi og batterier for at hjælpe med at stabilisere spændingen på nettet.
Hvordan kan solenergi blive løsningen?
Traditionelt er spændingsstyringsløsninger ret stumpe, hvilket påvirker titusinder eller endda hundreder af egenskaber ad gangen, på trods af det faktum, at forholdene kan være ganske forskellige på hver ejendom. Det anvendte udstyr - fyldt med teknisk-klingende navne som “on-load tappeskiftere” og “line-drop-kompensatorer” - er dyre og er ofte placeret i transformatorer i transformatorstationer. Alt dette elektrotekniske sæt tilføjer kundernes energiomkostninger.
Imidlertid har nye sol- og batterisystemer nu intelligensen til at styre spænding på en billigere og mere målrettet måde gennem deres "smarte" omformere. Disse nye teknologier kan muligvis give det manglende link til nye vedvarende og pålidelige energikilder.
Sådan fungerer det: solcelleanlæg, batterier og andre generatorer er forbundet til nettet gennem invertere, der nu har indbygget IoT (tingenes internet) kommunikationsteknologi. Disse smarte invertere tillader netværket at "tale" med den lokale generator og anmode om supporttjenester, herunder gennem hvad der hedder reaktiv kraft (se grafik nedenfor).
Reaktiv effekt kan hjælpe med at hæve og sænke spændingen på netværket og forbedre kvaliteten af vores strøm inklusive spændingsstabiliteten. For mere tekniske detaljer, se vores nyudgivet rapport om potentialet for smarte invertere til at hjælpe med at styre nettet.
Smarte invertere kan eksportere eller absorbere både reel og reaktiv styrke.
Alt dette er kun muligt, hvis netværksvirksomheder er åbne for nye, proaktive måder at betjene - som demonstreret af vores netværk fornyede projektpartnere United Energy i Victoria og Essentiel energi i New South Wales.
Dette betyder et skift i tankerne fra den traditionelle passive kundemodel - vi leverer energi til dig! - til en mere dynamisk og samarbejdsvillig enhed, hvor kunderne faktisk kan hjælpe med at styre nettet såvel som at bruge og generere strøm.
Det er klart, at overgang af et helt energisystem ikke er nogen mening, men det giver en mulighed for at opbygge et bedre, mere elastisk elsystem, der inkluderer mere vedvarende energi.
Hvis vi er smarte, behøver vi ikke udveksle vores klimapåvirkning med vores elsystems pålidelighed. Vi skal bare være åbne over for de nye måder at løse gamle problemer på.
Hvis du er interesseret i at finde ud af mere, afholder Institute of Sustainable Futures et offentligt forum om netværk fornyet på UTS campus tirsdag februar 14 kl 12: 15-3: 15 pm. For mere information Denne e-mailadresse bliver beskyttet mod programmer som samler emailadresser. Du skal aktivere javascript for at kunne se..
Om forfatterne
Lawrence McIntosh, senior forskningskonsulent, Institut for bæredygtig fremtid, University of Technology Sydney og Dani Alexander, forskningsrektor, Institut for bæredygtig fremtid, University of Technology Sydney
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.
Relaterede bøger
