Nogle kommentatorer synes at være bekymret at vores elnetværk står over for en forestående spændingskrise, med henvisning til frygten for, at vedvarende energi (især tagsolpaneler) vil true kvaliteten af vores strømforsyning.
Disse bekymringer afhænger af det faktum, at solpaneler og andre husholdningsgeneratorer kan presse spændingen op, hvilket potentielt gør det sværere for netværksselskaber at opretholde stabilitet på tværs af nettet. Men hvad der er mindre godt forstået (og langt mindre rapporteret) er det massive potentiale for lokal produktion til rent faktisk at forbedre kvaliteten af vores kraft i stedet for at hindre den.
A ny rapport fra vores Netværk fornyet Projektet har til formål at vise, hvordan teknologier såsom "smarte invertere" kan hjælpe med at styre spændingen i husholdningsskalaen i stedet for på transformerstationer. Dette ville forbedre kvaliteten af vores strøm og vende det potentielle problem med vedvarende energi i husholdningerne til en løsning.
Hvorfor al den ballade om spænding?
Elektriciteten fra vores strømstik bør være på omkring 230 volt, uden at afvige for meget over eller under. Det svinger i løbet af dagen, alt efter hvor meget strøm der bliver brugt.
Her er en analogi: tænk på vand, der strømmer gennem rør. Elledningerne er selve rørene, og spændingen er ligesom 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, ligesom når vaskemaskinen tænder, mens du går i bad; 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 bruser var forbundet lige ved foden af dæmningen, i stedet for for enden af flere kilometers rør, kunne du have dem begge tændt og ikke mærke et fald i trykket.
For et elektrisk distributionssystem betyder det, at husene længst væk fra transformerstationen er mest modtagelige for faldende (lavere) spænding, når der bruges store mængder strøm.
Spændingsstyring har altid været et problem for netoperatører, især i landdistrikter, hvor elledningerne er længere. Lav spænding på lange elledninger betyder ofte svagt og flimrende lys for beboerne for enden af ledningen.
På bagsiden kan overspændinger beskadige følsomt elektronisk udstyr - lidt ligesom når vandtrykket springer din haveslange ud af hanen.
Disse udsving kan blive et problem for elselskaber, når spændingen går uden for det tilladte område.
Hvordan påvirker solenergi spændingen?
Vores elektricitetsnetværk blev ikke oprindeligt bygget til mange lokale generationskilder som solpaneler på taget eller små vindmøller. Indtil for nylig er strømmen generelt kun gået i én retning, fra et stort (normalt kulfyret) kraftværk til forbrugerne.
et stigende antal husholdningssolpaneler på netværket har ændret dette landskab, og nu strømmer strøm begge veje. Solpaneler kan gøre styringen af nettet mere kompleks, fordi spændingen stiger, hvor de genererer strøm.
En lille spændingsstigning 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 vil kredsløbsbeskytterne i generatoren sandsynligvis udløse, og solpanelerne vil blive afbrudt, for at beskytte netværket. Det betyder også, at husstanden ikke har adgang til (eller bliver betalt for!) den solenergi, den genererer.
Enhver kundeejet generator kan påvirke spændingen - inklusive solenergi, batterier eller dieselgeneratorer. Men vi har en tendens til at høre om solenergi, fordi det er langt det mest populære middel til lokal generation; Australien har nu mere end 1.5 millioner boliger med solenergi på taget, og det tal stiger hurtigt.
Mens nogle mennesker måske ser dette som et problem, ligger løsningen nogle gange i selve problemet. I dette tilfælde kan nye solcellesystemer tilbyde en meget mere sofistikeret måde at styre netspændingen 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 sløve og påvirker titusindvis eller endda hundredvis af ejendomme ad gangen, på trods af at forholdene kan være ret forskellige på hver ejendom. Det anvendte udstyr - fyldt med teknisk klingende navne som "on-load trinkoblere" og "line-drop compensators" - er dyrt og er ofte placeret i transformere på transformerstationer. Alt dette elektriske ingeniørsæt øger energiomkostningerne for kunderne.
Men nye sol- og batterisystemer har nu intelligensen til at styre spændingen på en billigere og mere målrettet måde gennem deres "smarte" invertere. Disse nye teknologier kan udgøre det manglende led til nye vedvarende og pålidelige energikilder.
Sådan fungerer det: Solceller til boliger, batterier og andre generatorer er forbundet til nettet gennem invertere, der nu har indlejret IoT (tingenes internet) kommunikationsteknologi. Disse smarte invertere gør det muligt for netværket at "tale" med den lokale generator og anmode om supporttjenester, herunder gennem det, der kaldes reaktiv kraft (se grafik nedenfor).
Reaktiv effekt kan hjælpe med at hæve og sænke spændingen på netværket, hvilket forbedrer kvaliteten af vores strøm inklusive spændingsstabiliteten. For flere 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 effekt.
Alt dette er kun muligt, hvis netværksvirksomheder er åbne over for nye, proaktive måder at operere på - som demonstreret af vores Networks Renewed projektpartnere United Energy i Victoria og Essentiel energi i New South Wales.
Det betyder et skift i tankegangen fra den traditionelle passive kundemodel – vi leverer energi til dig! – til en mere dynamisk og kollaborativ, hvor kunderne faktisk kan være med til at styre nettet samt bruge og generere strøm.
Sikker på, at omstille et helt energisystem er ingen ringe bedrift, men det giver mulighed for at bygge et bedre, mere modstandsdygtigt elsystem, der inkluderer mere vedvarende energi.
Hvis vi er kloge, behøver vi ikke at bytte 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 Networks Renewed på UTS campus tirsdag den 14. februar kl. 12:15-3:15. For mere information
Om forfatterne
Lawrence McIntosh, seniorforskningskonsulent, Institute for Sustainable Futures, University of Technology Sydney og Dani Alexander, forskningsleder, Institute for Sustainable Futures, University of Technology Sydney
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.
Relaterede bøger
at InnerSelf Market og Amazon
