Изменившийся за последние несколько десятилетий климат заставляет электрические сети работать на предельном максимуме. В прошлом году из-за невероятного похолодания жители Техаса выкрутили свои термостаты на максимум, что вызвало перегрузку электросети, а людям пришли немалые счета за электроэнергию. И такие случаи не единичны. Для того, чтобы минимизировать такие случаи, ученые американской Лаборатории SLAC Министерства энергетики разработали устройство, которое автоматически изменяет энергопотребление в доме в сторону повышения или понижения в ответ на колебания цен, определяя рыночный спрос в режиме реального времени.
Технология, называемая Transactive Energy Service System или TESS, также перемещает электроэнергию по сети туда, где она нужна больше всего. Это повышает отказоустойчивость сети и одновременно экономит деньги как потребителя, так и электрической компании.
TESS был установлен в четырех домах в прошлом месяце для первого тестирования системы. В течение следующих двух лет он будет установлен в сотнях домов на северо-востоке США. Люди, которые живут в домах, где проходят тестовые запуски, находятся в экономически неблагополучных районах, чтобы показать, насколько TESS является дешевым и эффективным способом обеспечить равный доступ к электричеству для всех.
Ключ к тому, чтобы система работала, заключается в том, что потребители контролируют ситуацию, устанавливая цену, по которой они готовы снизить потребление энергии, и цену, по которой они готовы продавать энергию, вырабатываемую солнечными панелями или другими источниками, обратно потребителям, говорит Дейв Чассин, руководитель группы лаборатории систем интеграции и мобильности (GISMo) в SLAC и главный исследователь проекта TESS.
Устройство размером со смартфон контролирует потребление электроэнергии в доме на основе цен на энергию, которые оцениваются и пересчитываются каждые пять минут в соответствии с потребностями рынка в энергии. TESS контролирует только те устройства, которые гибки в использовании электроэнергии — такие вещи, как термостат или холодильник, которые не должны быть включены все время, чтобы служить своей цели.
Устройство TESS сообщает коммунальной компании, насколько высоко должны вырасти цены, прежде чем потребитель захочет сократить потребление, и по какой цене он захочет увеличить свой вклад возобновляемой энергии в энергосистему. Когда цена на электроэнергию изменяется, TESS автоматически меняет объем потребления от имени потребителя таким образом, чтобы снизить его стоимость и максимизировать его доход. Обмен всей этой информацией осуществляется через облачную платформу.
При использовании TESS коммунальная компания не определяет цену на электроэнергию. Она основана исключительно на спросе и предложении и, следовательно, является «явно эффективной ценой — правильной ценой», — говорит Чассин. «Мысль заключается в том, что это позволит коммунальным предприятиям коренным образом изменить свой бизнес-режим, чтобы стать более ориентированным на обслуживание клиентов».
Потребители, у которых есть устройства TESS в своих домах, также могут получать больше за электроэнергию, которую они производят и вносят свой вклад в сеть, и платить меньше за электроэнергию, которую они потребляют, пояснил Чассин. Тот факт, что система полностью автоматизирована и реагирует на изменения цен по мере их возникновения, делает ее непохожей ни на что другое на рынке.
Испытание TESS
Исследователи TESS сотрудничают с Holy Cross Energy (HCE), кооперативом по производству электроэнергии, для развертывания устройств TESS в декабре в четырех домах в Базальте, штат Колорадо, примерно в 180 милях к западу от Денвера. Эти ультрасовременные дома были построены Habitat for Humanity, HCE и другими местными партнерами в рамках комплекса доступного жилья с нулевым потреблением электроэнергии для учителей и других местных рабочих. План состоит в том, чтобы испытать TESS в течение зимнего отопительного сезона, когда потребление энергии в системе HCE достигает пика.
«Мы рады предоставить проекту TESS реальный испытательный стенд, который теперь может использовать то, что мы узнали в лаборатории, и продвигать его вперед», — говорит Брайан Ханнеган, генеральный директор Holy Cross Energy и бывший сотрудник лаборатории. Директор Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США: «Мы видим большую ценность и преимущества для нашего бизнеса и наших потребителей, находясь в авангарде инноваций».
Являясь соучредителем Инициативы по модернизации энергосистемы Министерства энергетики во время работы в NREL, Ханнеган знаком с разработкой платформы TESS и говорит, что, по его мнению, TESS или подобный подход может помочь Holy Cross Energy достичь своей амбициозной цели — получить 100% выбросов углерода, бесплатное электроснабжение к 2030 году и иметь нулевые или более высокие выбросы парниковых газов на всем предприятии к 2035 году.
Сделать чистую энергию доступной для всех
Следующим шагом в разработке TESS является развертывание устройств в нескольких сотнях домов в трех сельских общинах в штатах Мэн и Нью-Гэмпшир в рамках программы DOE Connected Communities. В этом проекте он сотрудничает с Post Road Foundation, некоммерческой организацией из Окленда, которая помогает малообеспеченным сообществам создавать устойчивую инфраструктуру для поддержки высокоскоростного интернета и модернизации электросетей.
Исследователи TESS планируют проверить, насколько хорошо накопление энергии может быть встроено в систему, чтобы повысить ее устойчивость и надежность, особенно в случае чрезвычайной ситуации. Тем временем фонд будет работать над выявлением преимуществ TESS для сообществ, в которых он развернут, и поиском способов финансирования проекта в недостаточно обслуживаемых районах.
«Когда дело доходит до неравенства, мы фокусируемся на сельских районах — районах, где затраты на энергию могут быть большими расходами для домохозяйств», — говорит Сет Хёдл, президент и главный научный сотрудник Post Road. По словам Хёдла, для этих сельских потребителей с недостаточным уровнем обслуживания установка TESS в их домах сделает переход от приборов, работающих на жидком топливе или пропане, к электрическим приборам более рентабельным. Люди, устанавливающие в своих домах устройства, работающие на возобновляемых источниках энергии, получают еще больше выгоды от снижения затрат на электроэнергию TESS и возможности продавать избыточную энергию, произведенную этими возобновляемыми источниками энергии.
По словам Хёдла, при рассмотрении вариантов помощи планете часто возникает ощущение, что потребители должны выбирать между улучшением своего уровня жизни и заботой об окружающей среде. TESS не только обеспечивает способ достижения обеих целей, но и стоит относительно недорого, поскольку не требует создания значительного объема новой инфраструктуры, строительства крупной электростанции на возобновляемых источниках энергии.
Чассин говорит: «В течение следующих 10–20 лет все будет меняться довольно быстро, и такие технологии, как TESS, станут частью набора решений для борьбы с изменением климата, которые коммунальные предприятия начнут внедрять. У их клиентов будет больше интересных и полезных возможностей для участия в решении проблемы».
