Holistisk syn på planlægning af selvforsynende energisamfund

Bæredygtige samfund forsynet af lokal vedvarende energiproduktion begynder at blive etableret i USA. Ved at bruge energieffektive bygninger og distributionsmidler til energiproduktion, såsom solpaneler, i bygninger i disse distrikter, samfundene formår at producere nok energi til deres lokale behov – og opnår en årlig netto nulenergibalance (NZE).

Imidlertid, dette årlige gennemsnit udviser de lokale energiudsving, der kan udfordre det understøttende elnet. For eksempel, en stigning i energiproduktionen på en solskinsdag kan forårsage spændingsbrud, der kan overstige apparatets tilladte standarder.

For at muliggøre udvidelse af NZE-distrikter for at skabe mere bæredygtige byområder, forskere har integreret overvejelser om elnet i modellen for et nyligt planlagt NZE-distrikt og undersøgt energiudsving med 15-minutters intervaller. Analysen og anbefalingerne er præsenteret i Journal of Renewable and Sustainable Energy .

"Vi havde et unikt partnerskab mellem elforsyningsleverandører, bygningsudviklere, grundejere og andre interessenter, hvilket gjorde det muligt for os at se på dette fra et holistisk perspektiv og komme med en løsning, der er bedre for alle til lavere samlede omkostninger, " sagde Bri-Mathias Hodge, der ledede undersøgelsen ved National Renewable Energy Laboratory i Colorado.

Centraliseret planlægning giver et middel til proaktivt at sikre en pålidelig service af el til distrikterne. En måde at opnå central styring på kunne være gennem forsyningsejerskab eller drift af distribuerede enheder, såsom solcelleanlæg og batterier.

For at modellere denne nye centraliserede ramme, holdet kombinerede strømdistributionssoftware og energieffektivitetsmodellering. De anvendte deres integrerede model til det 100-bygnings solcelledrevne boligkvarter, der er planlagt i Denver, Colorado—Peña Station NÆSTE.

Brug af meget mere detaljerede sol- og bygningsdata med højere tid og geografisk opløsning end tidligere antaget, holdet var i stand til at beregne et udtømmende antal potentielle scenarier, at finde den bedste måde at opnå NZE til de laveste omkostninger og med de mindste pålidelighedspåvirkninger.

"Det overraskende var størrelsen af ​​forskellen, fra et elsystemperspektiv, mellem at balancere NZE på årsbasis sammenlignet med 15-minutters basis, " sagde Hodge, der forklarede, at alternative energikilder ville være essentielle for at opfange den daglige slæk i energiforsyningen, når solen står lavt om aftenen, samt sæsonudsving.

Et andet særligt vigtigt aspekt for at opretholde driften af ​​elnettet og forhindre kostbare genopbygninger var anvendelsen af ​​avancerede solenergi-inverterstyringssystemer for at opretholde lokal strømbalance.

Andre NZE-distriktsplanlæggere søger at anvende det centraliserede planlægningsværktøj. For at fremskynde processen, Hodges team automatiserer anvendelsen af ​​deres model, samt at integrere andre faktorer, fx opladning af elbiler.