Sådan fungerer Smart Grid

Det er den største maskine i verden - en elektrisk behemoth bygget på et skelet fra begyndelsen af ​​det 20. århundrede teknik. Resten er en hodgepodge, et århundredes innovationer værd podet ind på en forældet ramme. Endnu, i længst tid, det amerikanske elnet har været uændret og sjældent udfordret, med en voksende befolkning lænket i skjul af hver tænkelig elektrisk gadget og apparat.

Mere end 300, 000 miles (482, 803 kilometer) spredte transmissionslinjer snor sig og fletter gennem USA og, for det meste, elnettet udfører sit arbejde meget godt. Faktisk, det Det amerikanske energiministerium (DOE) giver det en 99,97 procent pålidelighed. På trods af systemets store størrelse, et par afbrydelser er nok til at bløde amerikanere for mindst 150 milliarder dollars årligt.

Husk, elektricitet skal bruges i det øjeblik den genereres. Et kraftværk kan ikke bare lagre et overskud af energi til at drive klimaanlæg under den næste hedebølge. I mellemtiden, en voksende befolkning fortsætter med at tilslutte flere og flere strøm-sultne gadgets og apparater til nettet. Hvor længe kan dyret ryste videre uden at falde sammen under belastningen?

For at afhjælpe det nuværende elnets mangler og forberede sig på fremtiden, DOE håber at gennemføre en række ændringer i de kommende år. Planen er at overgå til en mere effektiv version af det nuværende elnet, døbt den smart Grid .

I denne artikel, vi løber de vigtigste problemer med det nuværende system igennem hvordan smartnettet vil løse disse problemer, og lige hvilken slags kort- og langsigtede mål, der spiller ind i indsatsen.

1. Smart Grid Integration:Ud med det gamle
2. Smart Grid -teknologi
3. Baby skridt til et bedre energinet

Smart Grid Integration:Ud med det gamle

For at forstå værdien af ​​smart grid -overgangen, du skal først forstå nogle af de centrale problemer med det nuværende system. Dagens elnet, selvom det er overbelastet, er faktisk ret pålidelig. Det giver områder mulighed for at dele elektriske ressourcer for at holde alles kredsløb flydende. Bevæger sig fremad, imidlertid, systemet skal udvikle sig for at holde trit med moderne teknologi og opretholde bæredygtighed.

Korrekt fordeling af strøm gennem nettet er en slags jonglering. Strømforbruget i et givet område svinger afhængigt af tidspunktet på dagen og sæsonen på året. Hvis temperaturen stiger, og flere tænder for deres klimaanlæg, så kræver området som helhed mere strøm. Men da kraftværker kun kan slukke så meget energi, nogle gange mislykkes jonglerhandlingen. I fortiden, den eneste måde at løse dette problem på var blot at udvide nettet og bygge flere kraftværker, hvilket øger strømomkostningerne.

Hvis du finder dig selv tabe bolde, mens du jonglerer, så er en mulig løsning at blive en bedre jonglør. DOE tilskriver mange store og regionale afbrydelser til langsomme responstider og dårlig synlighed - mangler effektivt afhjulpet gennem automatiserede systemer og et strømlinet system til distribution af strøm. Som det er, det amerikanske elnet er afhængig af en centralt planlagt og kontrolleret infrastruktur. Jongløren er overbeskattet, og vi bliver ved med at kaste nye bolde i blandingen.

Disse blackouts koster enkeltpersoner og virksomheder millioner. Ikke alene ville et mere effektivt system sidestille mange af de potentielle afbrydelser, men det kan også gøre underværker for miljøet. DOE vurderer, at hvis nettet blot var 5 procent mere effektivt, energibesparelserne ville svare til brændstof og drivhusemissioner fra 53 millioner biler. Da USA tegner sig for 25 procent af verdens drivhusemissioner, denne ændring kan gå langt i retning af at reducere virkningerne af klimaændringer.

Endelig, der er sikkerhed at overveje. Gitterets centraliserede struktur giver også et pirrende mål for alle, der ønsker at gøre noget ved det. Derudover da andre områder af gitteret optager slap for underpresterende sektioner, et strategisk hit kunne også udløse en dominoeffekt.

Smart Grid -teknologi

For at løse de problemer, der blev diskuteret i det foregående afsnit, det amerikanske energiministerium planlægger at udrulle en mindre centraliseret, producent-interaktivt netværk. Naturligt, ingen enkelt rettelse kan rumme denne ændring. Mange begreber, filosofier og teknologier går ud på at styre systemet til en mere effektiv fremtid. Her er to af de store.

Avanceret måleinfrastruktur (AMI):Dette er et aspekt af det intelligente net, som du allerede kan finde i mange hjem og virksomheder. Målet er at tage mysteriet og gætterierne ud af personligt energiforbrug. I stedet for bare at vente på regningen eller stirre forbløffet på de roterende urskiver på effektmåleren udenfor, brugere kan nu bruge wattage -læsere til at kontrollere, hvor meget juice deres apparater og gadgets bruger. I fremtiden, dette koncept kan gå endnu længere. Forestil dig at kontrollere termostaten og se pristal tikke forbi. Hvordan kan det påvirke din beslutning om at skrue op for varmen på en kølig aften? At give brugerne mere information om den magt, de bruger, giver dem mulighed for at finjustere deres egen bevarelse for at skære unødigt affald ud.

Visualiseringsteknologi :Tænk tilbage på jongløranalogien. Dette er fremtidens smart grid -jonglør:et automatiseret computersystem, der øjeblikkeligt kan reagere på ebbe og strøm af energiproduktion og efterspørgsel på tværs af nettet. DOE nævner især et projekt:Oak Ridge National Laboratory Visualisering af energiressourcer dynamisk på jorden (VERDE) system, bygget på Google Earth -platformen. Ud over VERDE, DOE planlægger at bruge Fasormåleenheder (PMU) for at holde nøjagtige faner om elektrisk forbrug i hele det intelligente net og tage gætterierne ud af at levere tilstrækkelig strøm.

Hvis alt går efter planen, disse to tilgange vil føre til en situation, hvor både brugeren og den automatiserede distributør af elektriciteten har langt mere information - og derfor strøm - over strømmen af ​​elektricitet. Det her, på tur, giver mulighed for mere ansvarlige udgifter rundt omkring - fra kraftværker til hjemmeunderholdningscentret for enden af ​​linjen.

Baby skridt til et bedre energinet

Det smarte gitter er ikke noget, du simpelthen kan forvente at vågne op til og finde arbejde i dit hjem. Og, i modsætning til USAs skifte fra 2009 fra analogt til digitalt tv, en regeringskupon og en tur til din lokale Wal-Mart vil ikke være nok til at få det til at ske, enten. Der er mange baby skridt på vejen til et bedre, mere bæredygtigt elsystem. Her er blot et par af dem:

Smarte målere og termostater :Fra juli 2009, disse opdateringer om traditionelle effektmålere og termostater havde fundet vej til 8,3 millioner amerikanske hjem [kilde:Købmand]. Målerne giver både brugeren og det elektriske net mere detaljerede brugsoplysninger. Smarte termostater er programmerbare og WiFi udstyret til at holde styr på vejrudsigten. Disse funktioner giver mulighed for en mere finjusteret og effektiv brug af hjemmevarme og -køling.

Engagerede brugere :Det menneskelige element er afgørende for enhver bevaringsbevægelse, og det smarte gitter er ingen undtagelse. Dette indebærer en bedre uddannelse af offentligheden om de personlige og overordnede fordele ved energibesparelse i hjemmet.

Optimerede kraftværker :Når det smarte gitter tager form, det automatiserede system giver mulighed for en mere kortfattet jonglering af ressourcer. At have en dybere, realtidsforståelse af energibehov er som at vide præcis, hvor mange gæster du har aftensmad. Uden så mange gætterier, du slår ned på indkøbslisten uden frygt for, at nogen bliver sultne - eller magtesløse. Dette gør det også muligt for kraftværker, der kan være skadelige for miljøet, at tage bagsædet til rengøring, vedvarende kilder.

Vedvarende energi :Den problemfri integration af vedvarende energikilder er en vigtig del af intelligent netintegration. Fossilt brændselsforbrænding og vandkraftværker forsvinder ikke, men vindmølleparker og solceller vil udgøre en stigende andel af den samlede elproduktion for et givet område.

Statslige og føderale bestemmelser :Det er overflødigt at sige, lov og politik spiller en enorm rolle i driften af ​​det eksisterende elnet. Den intelligente netovergang, derfor, indebærer naturligvis stabil handling på begge niveauer. En række stater har allerede vedtaget standarder for vedvarende energi for at fremme vedvarende energi. I mellemtiden, en række regler for at understøtte nødvendige love og teknologiske fremskridt fortsætter fremad via føderale kanaler.

DOE planlægger at smede det smarte net ud af både store og små innovationer. I fremtiden, nye teknologier såsom termisk opbevaring, forbedrede lithium-ion-batterier og superledende strømkabler vil yderligere fremskynde processen.

Udforsk linkene på den næste side for at lære, hvordan disse ændringer vil påvirke dit liv.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer elektricitet
• Sådan fungerer netopbevaring af net
• Sådan fungerer det at leve af nettet
• Sådan fungerer strømnet
• Sådan fungerer termisk energi
• Sådan fungerer vindkraft

Flere store links

• Smart Grid
• Det amerikanske energiministerium

Kilder

• Ecobee.com. 2009. (3. august, 2009) http://www.ecobee.com/
• Købmand, Brian. "Gode nyheder:8,3 millioner amerikanske hjem har nu smarte målere." TreeHugger.com. 21. juli kl. 09. (3. august, 2009) http://www.treehugger.com/files/2009/07/smart-meters-us-millions.php
• "Det intelligente net:En introduktion." Det amerikanske energiministerium. 2009. (29. juli, 2009) http://www.oe.energy.gov/1165.htm