Da kablet fra fastlandet, der leverer strøm til Isle au Haut, Maine, blev lagt på havbunden for at erstatte aldrende dieselgeneratorer, fik samfundet at vide, at det havde en levetid på 15 til 20 år.
Det var i 1983.
I det sidste årti, konfronteret med den snigende haster med at udskifte en kraftledning, der kunne gå i stykker enhver dag på trods af omhyggelig vedligeholdelse, diskuterede samfundet, hvordan man bedst kan holde lysene tændt i fremtiden.
På menuen var der et nyt kabel, dieselgeneratorer, brændselsceller, bølgeenergigeneratorer, vind, sol og batterier.
Omkostninger var det primære problem.
Med en befolkning på fuld tid på kun 70 mennesker eller deromkring og en sommermængde på 200 til 300 stod Isle au Haut over for en stejlere end almindelig kapitalinfrastrukturopgradering.
”Da vi gennemgik omkostningerne til næsten enhver mulighed, var økonomien bare virkelig grim,” sagde Jim Wilson, præsident for det private, for-profit kooperativ Isle au Haut Electric Power Company.
Men da omkostningerne ved vedvarende teknologier faldt, begyndte visse muligheder at give mere mening.
Et sol- og batterisystem ville køre dem omkring $ 1,8 millioner.
Et nyt kabel: dobbelt så stort.
Et dieselsystem: tredobbelt.
Så for fire år siden stemte co-op-medlemmerne enstemmigt for at forfølge et 300 kilowatt-system bestående af 900 solpaneler med et 1 megawatt grafensuperkondensatorbatteri til opbevaring og levering af overskydende strøm.
Beboere kan også tilføje deres egne solpaneler sammen med batterisystemer (og / eller vandtanke for at lagre overskydende energi som varme).
De fleste steder kan det være slutningen på historien.
Men der er et skjult aspekt ved dette solprojekt, der tilpasser det til næste bølgeområde: Bag hver af de ca.
140 elektriske målere på øen vil der være enheder fyldt med maskinlæringssoftware udviklet af Kay Aiken på Maine-baserede Introspective Systems.
Disse intelligente kontrolenheder lærer hjemmets energiforbrugsmønstre og koordinerer derefter informationen med øens solpaneler og batterier i realtid.
Dette giver hvert punkt på nettet mulighed for at beslutte, hvornår det er bedst - billigste, mest effektive eller på et tidspunkt at foretrække frem for husejeren - at købe eller sælge elektricitet tilbage til nettet, hvis de har deres egne paneler og batterier.
”Vi mente ikke at gå til søs,” sagde Wilson og henviste til en anekdote fra et lille skib, der blæses til en utilsigtet, men ikke helt uvelkommen destination.
”Vi ville bare have noget til at udskifte kablet.
Men så begynder du at se på, hvordan man gør det hele mere effektivt, og en ting fører til en anden.
Vi bygger et solprojekt - bare ikke det, vi forventede for tre eller fire år siden.
”
Byggeriet var planlagt til at begynde i foråret 2020; på grund af COVID-19-pandemien er det blevet forsinket, men Wilson håber stadig, at det nye system vil være i gang inden sensommeren eller efteråret.
Når den er færdig, vil Isle au Haut være en del af en voksende tendens inden for vedvarende energiproduktion: autonomt kontrollerede mikronet.
Hvad er et mikrogitter netop?
Microgrids er ikke en ny idé.
På det industrielle sprog er et mikronetværk et lille netværk af elbrugere med adgang til en lokal energikilde.
Brugerne er alle direkte forbundet til centralnettet, men under afbrydelser kan hele det lille netværk afbryde sig selv fra centralnettet eller operere i "øtilstand" for at fortsætte driften.
Dybt fjerntliggende samfund har påberåbt sig mikrogrids i årtier, enten fordi de er i slutningen af ??en lang og knirkende kraftoverførselslinje eller helt uden for rækkevidde af forsyningsselskaber.
Hospitaler og andre nød- og kritiske faciliteter er også afhængige af lokalt produceret energi til backup-strøm; de drives ofte af diesel, propan eller et andet brændbart brændstof.
Men mikronet kan også være langt mere lokalt: Når du skruer op for din generator efter et stormudfald og kører et par forlængerledninger til naboer, er det i det væsentlige et mikronet.
Det nye er, at flere og flere af disse mikronetværk drives af vedvarende energimetoder takket være øget overkommelighed og skiftende regler, der gør dem lettere at vedtage.
Og det er en blomstrende forretning: Afhængigt af din nyhedskilde forventes mikronetmarkedet at være 47 milliarder dollars værd i 2025, op fra 28 milliarder dollars i år.
I USA sker der en massiv mængde mikrogrid-bevægelse i Californien, som har givet mandat til, at al dens elektricitet kommer fra kilder uden emission inden 2045.
Californierne er også simpelthen bekymrede over, at der overhovedet er strøm til rådighed: Mellem katastrofale skovbrande, jordskælv, mudderskred og de "offentlige sikkerhedsafbrydelser", som statens største forsyningsvirksomhed, Pacific Gas & Electric, for nylig har gennemført, henvender folk sig til vedvarende energi mikronet i et forsøg på at frigøre sig afhængighed af en stor og stadig mere uregelmæssig energiforsyning.
Selvfølgelig er bevægelsen til disse mikrogitter ikke kun en ting i Californien.
Det sker i Puerto Rico, hvor sol- og batterimikrogrids tilbød noget pusterum efter orkaner og jordskælv.
Og staten New York så lanceringen af ??en præmiefond på 11 millioner dollars til at drive vedvarende mikrogridsudvikling efter at være blevet voldsramt af Superstorm Sandy.
Et mikronet i samfundet i East Hampton på Long Island leverer 50 procent af byens energibehov, holder det lokale vandværk i drift og brandstationer i drift i nødsituationer og har tilladt det lokale forsyningsselskab at undgå $ 300 millioner i transmissionopgraderinger som følge heraf.
Kommuner over hele landet bygger dem for at holde kritiske faciliteter i gang uanset hvad, mens de i mellemtiden bruger grøn, lokalt produceret energi til at drive anlægget.
Og mikronet tilbyder energiressourcer og uafhængighed til landdistrikter og byer i Indien, Afrika og andre udviklingsområder i verden.
Selv forsyningsselskaber udforsker måder at komme ind i spillet: I Illinois arbejdede Commonwealth Edison sammen med Chicago Housing Authority for at bygge Bronzeville sol- og batterimikrogrid til 660 boligenheder i et lavindkomstkvarter forbundet med et nærliggende universitetsmikrogrid.
Det er et pilotprogram for at lære, hvordan klynger af mikrogitter kan arbejde sammen, når de afbrydes fra hovednettet.
En del af årsagen til dette: Hjælpeprogrammer er begyndt at erkende, at de ikke fuldstændigt kan garantere energiforsyning til deres kunder, især i sårbare områder og ved kanterne af nettet, sagde Sascha von Meier, en ekspert inden for smart-grid-teknologi og strømfordeling University of California-Berkeley og Lawrence Berkeley National Laboratory.
Det fører til mere appetit på investering i netmodstandsdygtighed - og vedvarende mikronet spiller en stor rolle.
Da flere og flere vedvarende mikronet kommer online - fra universitetscampusser og hovedkvarter til individuelle hjem - begynder energispørgsmålene: Hvordan kan disse ressourcer ikke kun føde til et bredere net? Og hvordan kan hvert punkt i en stadig mere kompleks matrix effektivt arbejde sammen og endda dele direkte med hinanden - en tilsyneladende enkel opgave, som det gamle gitter bare ikke er udstyret til?
Forbindelsesressourcer
I traditionelle energiforsyningssystemer koordineres kontrol og optimering af magt blandt et relativt lille antal centraliserede ressourcer.
Kontrolservere optimerer produktion, output og strøm af energi fra hundreder eller tusinder af kraftværker og sender det over linjerne i overensstemmelse hermed.
Men da flere mennesker i en given region køber elektriske køretøjer og omfavner vedvarende energi, batterier og smarte apparater, der varierer deres strømforbrug igennem dagen, begynder antallet af point, der bidrager til og trækker fra systemet, at klatre op i millioner.
Disse “distribuerede elektriske ressourcer” (DER'er) bliver et stort dataproblem, der ikke kan optimeres eller koordineres på en central måde.
Løsningen? Distribuer databehandlingsressourcerne, og sikkerhedskopier dem med smarte algoritmer.
Andrey Bernstein, der forsker i autonom netkontrol på National Renewable Energy Laboratory (NREL) i Golden, Colorado, sagde, at computerdelen af ??dette handler mindre om, hvordan man håndterer millioner af variabler på én gang så meget, som det handler om at opdele dem i håndterbare klumper, derefter koordinerer kommunikation på indlejrede niveauer - og sørger for, at da DER'er interagerer med nettet, beskadiger de ikke systemet ved et uheld at overbelaste det.
Andrey Bernstein og en kollega (Foto: Dennis Schroeder / NREL) I laboratoriet blev NREL-udviklede algoritmer først testet ved hjælp af en computersimuleret elektrisk fødelinje med hundreder af tusinder af DER'er, derefter millioner.
NREL samarbejdede derefter med Massachusetts-baserede Heila Technologies for at integrere softwaren i en lille og billig smart kontrolenhed, der kan installeres inde i hjemmet eller ejendommen bag elmåleren.
Bernstein er i øjeblikket ved at udvikle algoritmer til optimering af energifordeling fra et vedvarende energidrevet mikronet til og fra hovednettet.
Softwaren, der testes i Colorado, er designet til at koordinere efterspørgsel og levering i realtid fra et stort antal energiproducerende og lagringsenheder i hjemmene på et mikronetværk - solpaneler, elektriske køretøjer, smarte apparater - ved at udføre de avancerede beregninger via en lille, billig computercontroller på hvert punkt på nettet.
Den første virkelige pilot af denne teknologi startede for nylig i samfundet Basalt Vista, et overkommeligt boligfællesskab i Colorado udviklet af Habitat for Humanity.
Hvert hjem er udstyret med et komplet udvalg af energibesparende apparater og solpaneler, hvilket gør Basalt Vista til et kulstofneutralt samfund.
Huse under opførelse i Basalt Vista-samfundet.
(Foto: Joshua Bauer / NREL) Når NREL / Heila smarte kontroller er installeret på hver knude i Basalt Vista-kvarterets mikrogitter, kan hvert punkt blive selvstyrende, men kan også interagere lokalt med andre noder for at optimere energistrømmen til og fra hvert hjem i samfundet.
De kan bestemme, hvornår de skal trække strøm fra det lokale net (og andre brugere på ...
Da kablet fra fastlandet, der leverer strøm til Isle au Haut, Maine, blev lagt på havbunden for at erstatte aldrende dieselgeneratorer, fik samfundet at vide, at det havde en levetid på 15 til 20 år.
Det var i 1983.
I det sidste årti, konfronteret med den snigende haster med at udskifte en kraftledning, der kunne gå i stykker enhver dag på trods af omhyggelig vedligeholdelse, diskuterede samfundet, hvordan man bedst kan holde lysene tændt i fremtiden.
På menuen var der et nyt kabel, dieselgeneratorer, brændselsceller, bølgeenergigeneratorer, vind, sol og batterier.
Omkostninger var det primære problem.
Med en befolkning på fuld tid på kun 70 mennesker eller deromkring og en sommermængde på 200 til 300 stod Isle au Haut over for en stejlere end almindelig kapitalinfrastrukturopgradering.
”Da vi gennemgik omkostningerne til næsten enhver mulighed, var økonomien bare virkelig grim,” sagde Jim Wilson, præsident for det private, for-profit kooperativ Isle au Haut Electric Power Company.
Men da omkostningerne ved vedvarende teknologier faldt, begyndte visse muligheder at give mere mening.
Et sol- og batterisystem ville køre dem omkring $ 1,8 millioner.
Et nyt kabel: dobbelt så stort.
Et dieselsystem: tredobbelt.
Så for fire år siden stemte co-op-medlemmerne enstemmigt for at forfølge et 300 kilowatt-system bestående af 900 solpaneler med et 1 megawatt grafensuperkondensatorbatteri til opbevaring og levering af overskydende strøm.
Beboere kan også tilføje deres egne solpaneler sammen med batterisystemer (og / eller vandtanke for at lagre overskydende energi som varme).
De fleste steder kan det være slutningen på historien.
Men der er et skjult aspekt ved dette solprojekt, der tilpasser det til næste bølgeområde: Bag hver af de ca.
140 elektriske målere på øen vil der være enheder fyldt med maskinlæringssoftware udviklet af Kay Aiken på Maine-baserede Introspective Systems.
Disse intelligente kontrolenheder lærer hjemmets energiforbrugsmønstre og koordinerer derefter informationen med øens solpaneler og batterier i realtid.
Dette giver hvert punkt på nettet mulighed for at beslutte, hvornår det er bedst - billigste, mest effektive eller på et tidspunkt at foretrække frem for husejeren - at købe eller sælge elektricitet tilbage til nettet, hvis de har deres egne paneler og batterier.
”Vi mente ikke at gå til søs,” sagde Wilson og henviste til en anekdote fra et lille skib, der blæses til en utilsigtet, men ikke helt uvelkommen destination.
”Vi ville bare have noget til at udskifte kablet.
Men så begynder du at se på, hvordan man gør det hele mere effektivt, og en ting fører til en anden.
Vi bygger et solprojekt - bare ikke det, vi forventede for tre eller fire år siden.
”
Byggeriet var planlagt til at begynde i foråret 2020; på grund af COVID-19-pandemien er det blevet forsinket, men Wilson håber stadig, at det nye system vil være i gang inden sensommeren eller efteråret.
Når den er færdig, vil Isle au Haut være en del af en voksende tendens inden for vedvarende energiproduktion: autonomt kontrollerede mikronet.
Hvad er et mikrogitter netop?
Microgrids er ikke en ny idé.
På det industrielle sprog er et mikronetværk et lille netværk af elbrugere med adgang til en lokal energikilde.
Brugerne er alle direkte forbundet til centralnettet, men under afbrydelser kan hele det lille netværk afbryde sig selv fra centralnettet eller operere i "øtilstand" for at fortsætte driften.
Dybt fjerntliggende samfund har påberåbt sig mikrogrids i årtier, enten fordi de er i slutningen af ??en lang og knirkende kraftoverførselslinje eller helt uden for rækkevidde af forsyningsselskaber.
Hospitaler og andre nød- og kritiske faciliteter er også afhængige af lokalt produceret energi til backup-strøm; de drives ofte af diesel, propan eller et andet brændbart brændstof.
Men mikronet kan også være langt mere lokalt: Når du skruer op for din generator efter et stormudfald og kører et par forlængerledninger til naboer, er det i det væsentlige et mikronet.
Det nye er, at flere og flere af disse mikronetværk drives af vedvarende energimetoder takket være øget overkommelighed og skiftende regler, der gør dem lettere at vedtage.
Og det er en blomstrende forretning: Afhængigt af din nyhedskilde forventes mikronetmarkedet at være 47 milliarder dollars værd i 2025, op fra 28 milliarder dollars i år.
I USA sker der en massiv mængde mikrogrid-bevægelse i Californien, som har givet mandat til, at al dens elektricitet kommer fra kilder uden emission inden 2045.
Californierne er også simpelthen bekymrede over, at der overhovedet er strøm til rådighed: Mellem katastrofale skovbrande, jordskælv, mudderskred og de "offentlige sikkerhedsafbrydelser", som statens største forsyningsvirksomhed, Pacific Gas & Electric, for nylig har gennemført, henvender folk sig til vedvarende energi mikronet i et forsøg på at frigøre sig afhængighed af en stor og stadig mere uregelmæssig energiforsyning.
Selvfølgelig er bevægelsen til disse mikrogitter ikke kun en ting i Californien.
Det sker i Puerto Rico, hvor sol- og batterimikrogrids tilbød noget pusterum efter orkaner og jordskælv.
Og staten New York så lanceringen af ??en præmiefond på 11 millioner dollars til at drive vedvarende mikrogridsudvikling efter at være blevet voldsramt af Superstorm Sandy.
Et mikronet i samfundet i East Hampton på Long Island leverer 50 procent af byens energibehov, holder det lokale vandværk i drift og brandstationer i drift i nødsituationer og har tilladt det lokale forsyningsselskab at undgå $ 300 millioner i transmissionopgraderinger som følge heraf.
Kommuner over hele landet bygger dem for at holde kritiske faciliteter i gang uanset hvad, mens de i mellemtiden bruger grøn, lokalt produceret energi til at drive anlægget.
Og mikronet tilbyder energiressourcer og uafhængighed til landdistrikter og byer i Indien, Afrika og andre udviklingsområder i verden.
Selv forsyningsselskaber udforsker måder at komme ind i spillet: I Illinois arbejdede Commonwealth Edison sammen med Chicago Housing Authority for at bygge Bronzeville sol- og batterimikrogrid til 660 boligenheder i et lavindkomstkvarter forbundet med et nærliggende universitetsmikrogrid.
Det er et pilotprogram for at lære, hvordan klynger af mikrogitter kan arbejde sammen, når de afbrydes fra hovednettet.
En del af årsagen til dette: Hjælpeprogrammer er begyndt at erkende, at de ikke fuldstændigt kan garantere energiforsyning til deres kunder, især i sårbare områder og ved kanterne af nettet, sagde Sascha von Meier, en ekspert inden for smart-grid-teknologi og strømfordeling University of California-Berkeley og Lawrence Berkeley National Laboratory.
Det fører til mere appetit på investering i netmodstandsdygtighed - og vedvarende mikronet spiller en stor rolle.
Da flere og flere vedvarende mikronet kommer online - fra universitetscampusser og hovedkvarter til individuelle hjem - begynder energispørgsmålene: Hvordan kan disse ressourcer ikke kun føde til et bredere net? Og hvordan kan hvert punkt i en stadig mere kompleks matrix effektivt arbejde sammen og endda dele direkte med hinanden - en tilsyneladende enkel opgave, som det gamle gitter bare ikke er udstyret til?
Forbindelsesressourcer
I traditionelle energiforsyningssystemer koordineres kontrol og optimering af magt blandt et relativt lille antal centraliserede ressourcer.
Kontrolservere optimerer produktion, output og strøm af energi fra hundreder eller tusinder af kraftværker og sender det over linjerne i overensstemmelse hermed.
Men da flere mennesker i en given region køber elektriske køretøjer og omfavner vedvarende energi, batterier og smarte apparater, der varierer deres strømforbrug igennem dagen, begynder antallet af point, der bidrager til og trækker fra systemet, at klatre op i millioner.
Disse “distribuerede elektriske ressourcer” (DER'er) bliver et stort dataproblem, der ikke kan optimeres eller koordineres på en central måde.
Løsningen? Distribuer databehandlingsressourcerne, og sikkerhedskopier dem med smarte algoritmer.
Andrey Bernstein, der forsker i autonom netkontrol på National Renewable Energy Laboratory (NREL) i Golden, Colorado, sagde, at computerdelen af ??dette handler mindre om, hvordan man håndterer millioner af variabler på én gang så meget, som det handler om at opdele dem i håndterbare klumper, derefter koordinerer kommunikation på indlejrede niveauer - og sørger for, at da DER'er interagerer med nettet, beskadiger de ikke systemet ved et uheld at overbelaste det.
Andrey Bernstein og en kollega (Foto: Dennis Schroeder / NREL) I laboratoriet blev NREL-udviklede algoritmer først testet ved hjælp af en computersimuleret elektrisk fødelinje med hundreder af tusinder af DER'er, derefter millioner.
NREL samarbejdede derefter med Massachusetts-baserede Heila Technologies for at integrere softwaren i en lille og billig smart kontrolenhed, der kan installeres inde i hjemmet eller ejendommen bag elmåleren.
Bernstein er i øjeblikket ved at udvikle algoritmer til optimering af energifordeling fra et vedvarende energidrevet mikronet til og fra hovednettet.
Softwaren, der testes i Colorado, er designet til at koordinere efterspørgsel og levering i realtid fra et stort antal energiproducerende og lagringsenheder i hjemmene på et mikronetværk - solpaneler, elektriske køretøjer, smarte apparater - ved at udføre de avancerede beregninger via en lille, billig computercontroller på hvert punkt på nettet.
Den første virkelige pilot af denne teknologi startede for nylig i samfundet Basalt Vista, et overkommeligt boligfællesskab i Colorado udviklet af Habitat for Humanity.
Hvert hjem er udstyret med et komplet udvalg af energibesparende apparater og solpaneler, hvilket gør Basalt Vista til et kulstofneutralt samfund.
Huse under opførelse i Basalt Vista-samfundet.
(Foto: Joshua Bauer / NREL) Når NREL / Heila smarte kontroller er installeret på hver knude i Basalt Vista-kvarterets mikrogitter, kan hvert punkt blive selvstyrende, men kan også interagere lokalt med andre noder for at optimere energistrømmen til og fra hvert hjem i samfundet.
De kan bestemme, hvornår de skal trække strøm fra det lokale net (og andre brugere på ...
