Поновлювані джерела енергії в періоди тривалих відключень енергії мало корисні та збиткові; Блоги

Нещодавні кліматичні події, які торкнулися Квебеку останніми днями, позбавивши електроенергії понад 500 000 приватних споживачів на кілька днів, підкреслили велику залежність нашого сучасного способу життя від джерела живлення. Електричного, безпечного та надійного.

Тим більше в Каліфорнії, коли фірмі Pacific Gas & Electric довелося припинити подачу високовольтної електромережі, щоб уникнути спалаху лісових пожеж, як це було в останні роки, що позбавило 3 млн. споживачі будь-якого електропостачання протягом декількох днів.

Пожежі на околицях Лос-Анджелеса 3 листопада 2019 року

Таким чином, хоча в Каліфорнії найбільша кількість фотоелектричних панелей, встановлених у Сполучених Штатах - вони виробляли 11 200 МВт в кінці 2017 року з метою введення в експлуатацію 25 000 МВт в 2021 році, - вони, як виявилося, не можуть відповідати потреби в електроживленні резиденцій протягом тривалого періоду часу.

Типова конфігурація житлової установки в Каліфорнії

Встановлення фотоелектричних панелей у Каліфорнії процвітає, оскільки уряд прагне, зрештою, постачати електроенергію, яка на 100% може відновлюватися. І з цією метою він прийняв законодавство, яке вимагає встановлення сонячних панелей на будь-якій новій резиденції, яка буде побудована з 2020 року:

Однак типова конфігурація резиденції, що працює від сонячних панелей, така:

Таким чином, як буде продемонстровано пізніше, житлові установки не мають накопичувачів («батарейок»), а електроенергія від сонячних панелей (перетворена в напругу змінного струму) відповідає «житловим потребам». », - будь-яка надлишкова енергія« повертається » до мережі з метою зменшення виробництва електроенергії “резервним генератором”. І навпаки, коли попит перевищує денне виробництво - або протягом ночі - тоді «резервний генератор» забезпечує достатнє постачання електроенергії в періоди нестачі.

Однак під час нещодавніх відключень у Каліфорнії реальність суперечить утопії, яка свідчила про те, що прості системи виробництва електроенергії за допомогою сонячних панелей, розміщених у великій кількості, зможуть замінити "виробників електроенергії. Резерв" і забезпечити надійний та стабільний таким чином підтверджуючи важливість цих виробників у забезпеченні електроенергією, тоді як споживачі зазвичай відмовляються гарантувати справедливий прибуток для забезпечення свого виживання:

Конфігурація житлової установки з блоками зберігання

Конфігурація з блоками зберігання - це "розглянутий" варіант у тих районах, де часті відключення електроенергії, таким чином забезпечуючи автономність до відновлення живлення.

Більше того, оскільки дистриб’ютори електроенергії в Каліфорнії практикують подвійний тариф - високі тарифи в пікові періоди та низькі тарифи поза періодами великого попиту на електроенергію - одиниці зберігання обмежують споживану енергію протягом годин за високими цінами і, таким чином, зменшують рахунок для абонентів.

Однак, як це було підкреслено дистриб'ютором муніципального комунального району Сакраменто (SMUD) - НКО, утвореного в 1946 році, що обслуговує місто Сакраменто - навіть з метою, спрямованої на мінімізацію споживання електроенергії протягом годин роботи. Високі тарифи ("пік гоління "), інвестиції в одиниці зберігання виявляються невигідними:

Таким чином, оскільки додавання накопичувальних агрегатів виявляється неекономічним у районах, де практикується диференційоване ціноутворення, тим більше, що така система буде дефіцитною в районах, де втрати електроенергії часті. А короткотермінові і тим більше в райони, які зазнають тривалих, але рідкісних відключень, якщо такий варіант обраний для вирішення таких випадків.

У разі тривалого відключення бажана автономність для системи з блоками зберігання

Нещодавні відключення електроенергії в Каліфорнії підкреслили обмеження в приміщеннях без накопичувачів, які можуть забезпечити лише "поточні потреби в електроенергії" для резиденцій. І, аналогічно, для установок з одиницями зберігання, низька потужність цих систем для задоволення щоденних "мінімальних" потреб місця проживання.

Таким чином, на основі загальнодоступних даних та зібраної інформації було встановлено "мінімальний щоденний профіль споживання електроенергії" для проживання та задоволення потреб сім'ї, яка страждає від тривалої відмови у постачанні електроенергії:

холодильник, що працює 2 години на 24 години
мікрохвильовка з використанням 10 хвилин на день
піч із використанням 2 нагрівальних елементів (на поверхні) 1 годину на день
водонагрівач працює 2 години на 24 години
...

з якого ми виводимо споживання 22 кВт-год на день, тоді як "нормальне" щоденне споживання житла становить близько 50-80 кВт-год.

Більше того, якщо затемнення відбувається взимку, встановлюється зона з обмеженим опаленням, де мешканці зможуть сховатися:

площа 6 м х 7 м (42 м 2 або 450 футів 2) з опаленням 12 годин на добу

що викликає загальне добове споживання 76 кВт-год.

І навпаки, якщо відключення світла відбувається влітку, встановлюється зона з обмеженим кондиціонером, де мешканці зможуть поселитися:

площа 3 м х 3 м (10 м 2 або 100 футів 2) з кондиціонером 4 години на день

при загальному щоденному споживанні 23 кВт-год.

Очевидно, що для задоволення "основних" щоденних потреб сім'ї - без опалення та кондиціонування повітря - необхідне "мінімалістичне" споживання 22 кВт-год., Отже, така компіляція:

Крім того, на рівні потужності, необхідної для перетворювача, що забезпечує перетворення постійного струму постійного струму в змінний струм змінного струму, мінімальна потужність 6 кВт виявляється мінімальною необхідною потужністю ... за умови змінної роботи навантажень бо не перевищуйте потужність інвертора.

Додавання одиниць зберігання, необхідних у разі тривалого відключення

Щодо автономії, необхідної для сховища, що забезпечує щоденне постачання житла, що зазнає довготривалої відмови - за умови, що блок зберігання повністю заряджається щодня -, у наступній таблиці представлена оцінка витрат на таку систему з використанням інвертора потужністю 10 кВт для мінімізації управління змінами електричних навантажень в житлових приміщеннях:

Таким чином, така оцінка узгоджується з висновками розподільника SMUD про те, що додавання блоку зберігання буде невигідним, щоб забезпечити випадкове постачання місця проживання в разі тривалого відключення електроенергії.

Варіант "зовнішнього" живлення, необхідний у разі тривалого відключення

Одним із запропонованих варіантів забезпечення автономності у разі тривалої поломки буде оснащення електромобіля інвертором - перетворення постійного струму постійного струму в змінний струм змінного струму - транспортного засобу, що має блок накопичення. на борту транспортного засобу для забезпечення мобільності.

Таким чином, незважаючи на вартість, пов'язану з модулем акумулятора, представлену в попередній таблиці, мінімальні витрати, встановлені в розмірі 2-3 тис. Дол. США, будуть понесені для забезпечення електропостачання будинку ... за умови щоденної підзарядки акумуляторів у разі тривалої електричної відмови та забезпечується управління змінами електричних навантажень в житлових приміщеннях.

У такому випадку, коли йдеться про задоволення зазначеного вище "базового" щоденного споживання, включення інвертора в електромобіль забезпечить автономність менше 3 днів, тоді як взимку ця автономія буде менше 1 дня.

На закінчення

Недавній досвід жителів Каліфорнії, які вклали великі кошти в облаштування своїх будинків сонячними батареями, свідчить про те, що такі установки - з блоком зберігання або без нього - не будуть корисними під час тривалих відключень електроенергії.

Крім того, ця ситуація засвідчила той факт, що без внеску "резервних виробників" для задоволення щоденних потреб як в енергії, так і в енергії, якщо ми не сильно збільшимо виробництво електроенергії через джерела електроенергії. Відновлювана енергія, такий варіант видається небажаним задовольнити 100% потреб громади в електроенергії, забезпечуючи надійне та стабільне постачання в довгостроковій перспективі.