New York City brucia di brillantezza elettrica. John Wang/Visione digitale/Getty Images È la macchina più grande del mondo:un colosso elettrico costruito su uno scheletro dell'ingegneria dell'inizio del XX secolo. Il resto è un guazzabuglio, un secolo di innovazioni innestate su un quadro obsoleto. Ancora, per il tempo più lungo, la rete elettrica degli Stati Uniti è rimasta immutata e raramente messa in discussione, con una popolazione in crescita incatenata alla sua pelle da ogni gadget ed elettrodomestico immaginabile.
Più di 300, 000 miglia (482, 803 chilometri) di tentacolari linee di trasmissione si snodano e si intrecciano attraverso gli Stati Uniti e, per la maggior parte, la rete elettrica svolge egregiamente il suo lavoro. Infatti, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) gli conferisce un punteggio di affidabilità del 99,97 percento. Eppure, nonostante la vastità del sistema, poche interruzioni sono sufficienti per dissanguare gli americani di almeno $ 150 miliardi di dollari all'anno.
Ricordare, l'elettricità deve essere utilizzata nel momento in cui viene generata. Una centrale elettrica non può semplicemente immagazzinare un surplus di energia per alimentare i condizionatori d'aria durante la prossima ondata di caldo. Nel frattempo, una popolazione in crescita continua a collegare alla rete dispositivi ed elettrodomestici sempre più affamati di energia. Per quanto tempo la bestia può camminare barcollando senza crollare sotto lo sforzo?
Per affrontare le carenze della rete elettrica attuale e prepararsi per il futuro, il DOE spera di attuare una serie di cambiamenti negli anni a venire. Il piano è di passare a una versione più efficiente dell'attuale rete elettrica, soprannominato il rete intelligente .
In questo articolo, esamineremo i problemi chiave con il sistema attuale, come la rete intelligente affronterà questi problemi, e che tipo di obiettivi a breve e lungo termine rientrano nello sforzo.
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Un droghiere contempla un frigorifero pieno di cibo per tre settimane, Blackout del 2006 a New York. Secondo il DOE, negli ultimi 40 anni si sono verificati cinque grandi blackout. Tre dei quali si sono verificati negli ultimi nove anni. Chris Hondros/Getty Images Notizie/Getty Images Per comprendere il valore della transizione alle smart grid, devi prima cogliere alcuni dei problemi chiave con il sistema attuale. La rete elettrica di oggi, anche se sovraccaricato, è in realtà abbastanza affidabile. Consente alle aree di condividere le risorse elettriche per mantenere in funzione i circuiti di tutti. Andando avanti, però, il sistema deve evolversi per stare al passo con la tecnologia moderna e mantenere la sostenibilità.
Distribuire correttamente l'energia attraverso la rete è una sorta di gioco di prestigio. Il consumo di energia in una determinata area varia a seconda dell'ora del giorno e della stagione dell'anno. Se le temperature aumentano e più persone accendono i condizionatori, quindi l'area nel suo insieme richiede più potenza. Ma poiché le centrali elettriche possono produrre solo così tanta energia, a volte l'atto di giocoleria fallisce. Nel passato, l'unico modo per affrontare questo problema era semplicemente espandere la rete e costruire più centrali elettriche, che eleva i costi dell'energia elettrica.
Se ti ritrovi a far cadere le palle mentre fai il giocoliere, allora una possibile soluzione è diventare un giocoliere migliore. Il DOE attribuisce molti blackout importanti e regionali a tempi di risposta lenti e scarsa visibilità:carenze affrontate efficacemente attraverso sistemi automatizzati e un sistema semplificato di distribuzione dell'energia. Così com'è, la rete elettrica degli Stati Uniti si basa su un'infrastruttura pianificata e controllata centralmente. Il giocoliere è sovraccaricato, e continuiamo a lanciare nuove palline nel mix.
Questi blackout costano milioni a privati e aziende. Non solo un sistema più efficiente eluderebbe molte delle potenziali interruzioni, ma potrebbe anche fare miracoli per l'ambiente. Il DOE stima che se la rete fosse solo il 5% più efficiente, il risparmio energetico equivarrebbe al carburante e alle emissioni di gas serra di 53 milioni di automobili. Poiché gli Stati Uniti rappresentano il 25% delle emissioni di gas serra mondiali, questo cambiamento potrebbe fare molto per ridurre gli effetti del cambiamento climatico.
Finalmente, c'è sicurezza da considerare. La struttura centralizzata della rete fornisce anche un obiettivo allettante a chiunque voglia fare qualcosa. Inoltre, poiché altre aree della griglia raccolgono allentamenti per sezioni poco performanti, un colpo strategico potrebbe anche innescare un effetto domino.
Un dispatcher di trasmissione aiuta a gestire il flusso di elettricità durante un'ondata di caldo del 2004 in California. Nota la mappa che traccia il flusso di elettricità attraverso l'intero stato. David McNew/Getty Images News/Getty Images Per affrontare i problemi discussi nella sezione precedente, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti prevede di srotolare un programma meno centralizzato, rete interattiva produttore. Naturalmente, nessuna singola correzione può accogliere questo cambiamento. Numerosi concetti, filosofie e tecnologie contribuiscono a guidare il sistema verso un futuro più efficiente. Ecco due dei più grandi.
Infrastruttura di misurazione avanzata (AMI):Questo è un aspetto della rete intelligente che puoi già trovare in molte case e aziende. L'obiettivo è eliminare il mistero e le congetture dal consumo energetico personale. Invece di aspettare solo il conto o fissare sbalordito i quadranti che girano sul misuratore di potenza all'esterno, gli utenti possono ora utilizzare i lettori di wattaggio per verificare la quantità di energia utilizzata dai loro elettrodomestici e gadget. Nel futuro, questo concetto può andare anche oltre. Immagina di controllare il termostato e guardare le cifre dei prezzi scorrere. In che modo questo potrebbe influenzare la tua decisione di accendere il riscaldamento in una serata fredda? Fornire agli utenti maggiori informazioni sulla potenza che utilizzano consente loro di ottimizzare la propria conservazione per eliminare gli sprechi inutili.
Tecnologia di visualizzazione :Ripensa all'analogia del giocoliere. Questo è il giocoliere smart grid del futuro:un sistema informatico automatizzato in grado di rispondere istantaneamente al flusso e riflusso della produzione e della domanda di energia attraverso la rete. Il DOE cita un progetto in particolare:Oak Ridge National Laboratory's Visualizzazione dinamica delle risorse energetiche sulla Terra (VERDE), costruito sulla piattaforma di Google Earth. Oltre a VERDE, il DOE prevede di utilizzare Unità di misura del fasore (PMU) per tenere sotto controllo l'utilizzo elettrico in tutta la rete intelligente ed eliminare le congetture dalla fornitura di energia adeguata.
Se tutto va secondo i piani, questi due approcci porteranno a una situazione in cui sia l'utente che il distributore automatico di elettricità hanno molte più informazioni - e quindi potere - sul flusso di elettricità. Questo, a sua volta, consente spese più responsabili in tutto, dagli impianti di generazione di energia al centro di intrattenimento domestico alla fine della linea.
A Houston, Il 5 giugno un lavoratore di servizi pubblici del Texas installa un contatore intelligente per CenterPoint Energy 2009. La società di servizi, che serve 2,2 milioni di clienti nell'area metropolitana, prevede di spendere 1 miliardo di dollari per la tecnologia delle reti intelligenti. AP Photo/Pat Sullivan La smart grid non è qualcosa che puoi aspettarti di svegliarti e trovare lavoro a casa tua. E, a differenza del passaggio del 2009 dalla televisione analogica a quella digitale degli Stati Uniti, un buono governativo e un viaggio al tuo Wal-Mart locale non saranno sufficienti per realizzarlo, o. Ci sono molti piccoli passi sulla strada per una migliore, sistema energetico più sostenibile. Eccone solo alcuni:
Contatori intelligenti e termostati :A partire da luglio 2009, questi aggiornamenti su misuratori di potenza e termostati tradizionali si erano fatti strada in 8,3 milioni di case negli Stati Uniti [fonte:Merchant]. I contatori forniscono sia all'utente che alla rete elettrica informazioni di utilizzo più dettagliate. I termostati intelligenti sono programmabili e dotati di WiFi per tenere traccia delle previsioni del tempo. Queste caratteristiche consentono un uso più preciso ed efficiente del riscaldamento e del raffrescamento domestico.
Utenti impegnati :L'elemento umano è essenziale per qualsiasi movimento di conservazione e la rete intelligente non fa eccezione. Ciò comporta una migliore educazione del pubblico sui vantaggi personali e generali del risparmio energetico in casa.
Centrali elettriche ottimizzate :Man mano che la smart grid prende forma, il sistema automatizzato consentirà una più concisa giocoleria delle risorse. Avere un più profondo, la comprensione in tempo reale del fabbisogno energetico è come sapere esattamente quanti ospiti hai a cena. Senza tante congetture, snellisci la lista della spesa senza temere che qualcuno abbia fame o impotenti. Ciò consente anche alle centrali elettriche che possono essere dannose per l'ambiente di passare in secondo piano rispetto alle pulizie, risorse rinnovabili.
Energia rinnovabile :la perfetta integrazione delle fonti energetiche rinnovabili è una parte importante dell'integrazione delle reti intelligenti. Le centrali a combustibili fossili e le centrali idroelettriche non scompariranno, ma i parchi eolici e le celle solari forniranno una quota crescente della generazione complessiva di energia per una determinata area.
Regolamenti statali e federali :Inutile dire che il diritto e la politica svolgono un ruolo enorme nelle operazioni della rete elettrica esistente. La transizione della rete intelligente, perciò, implica naturalmente un'azione costante a entrambi i livelli. Un certo numero di stati ha già adottato standard per il portafoglio delle energie rinnovabili per promuovere l'energia rinnovabile. Nel frattempo, una serie di regolamenti per supportare le leggi necessarie e i progressi tecnologici continuano ad avanzare attraverso i canali federali.
Il DOE prevede di forgiare la rete intelligente da innovazioni sia grandi che piccole. Nel futuro, nuove tecnologie come l'accumulo termico, batterie agli ioni di litio migliorate e cavi di alimentazione superconduttori accelereranno ulteriormente il processo.
Esplora i collegamenti nella pagina successiva per scoprire come questi cambiamenti influenzeranno la tua vita.
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