بیش از یک قرن است که تصویر رایج نیروگاهها در ذهن ما همراه با دودکشهای بلند، قطارهای زغالسنگ و توربینهای در حال چرخش با صدای بلند شکل گرفته است. اما نیروگاههایی که آینده ما را تامین میکنند کاملاً متفاوت هستند. در واقع، بسیاری از آنها ممکن است اصلاً شکل فیزیکی نداشته باشند. به عصر نیروگاههای مجازی (VPP) خوش آمدید.
گذر از منابع انرژی متعارف مانند زغالسنگ و گاز به جایگزینهای تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی به این معنی است که روش دههها کارکرد سیستم انرژی در حال تغییر است. دولتها و شرکتهای خصوصی هم اکنون روی پتانسیل VPPها برای کمک به کاهش هزینهها حساب میکنند. در این مقاله چیزهایی که باید در مورد VPPها بدانید و اینکه چرا آنها می توانند کلید کمک به ما در استفاده از انرژی پاک و ذخیره انرژی به صورت آنلاین باشند، برای شما آورده شده است.
برای خواندن مقالهی پنلهای خورشیدی از ماهوارههای دهه 50 تا خانهها، کلیک کنید.
نیروگاه مجازی چیست و چگونه کار میکند؟
نیروگاه مجازی سیستمی از منابع انرژی توزیع شده است، مانند پنلهای خورشیدی روی پشت بام، شارژرهای وسایل نقلیه الکتریکی و آبگرمکنهای هوشمند که با هم کار میکنند تا عرضه و تقاضای انرژی را در مقیاس بزرگ متعادل کنند.
رودی شانکار، مدیر مهندسی سیستمهای انرژی دانشگاه لیهای، میگوید: «VPP» راهی برای «پیوند دادن» مجموعهای از منابع است که میتواند به شبکه در واکنش به انرژی بالا کمک کند. تقاضا در حالی که ردپای کربن سیستم انرژی را کاهش میدهد. ماهیت “مجازی” VPP ها از فقدان یک مرکز فیزیکی، مانند یک کارخانه زغال سنگ یا گاز ناشی میشود.
با تولید الکتریسیته و متعادل کردن بار انرژی، باتریهای انباشته و پنلهای خورشیدی بسیاری از عملکردهای نیروگاههای معمولی را فراهم میکنند. آنها همچنین دارای مزایای منحصربهفردی هستند. کوین برهم، مدیر موسسه Rocky Mountain که بر برق بدون کربن تمرکز دارد، در مقایسه VPPها میگوید:« نسبت به نیروگاههای سنتی یک “قیاس مفید” است، اما VPP ها کارهای خاصی را متفاوت انجام میدهند و بنابراین می توانند خدماتی را ارائه کنند که نیروگاههای سنتی نمی توانند.»
یکی از تفاوتهای مهم توانایی VPP ها در شکل دادن به مصرف انرژی مصرف کنندگان در زمان واقعی است. برخلاف نیروگاههای معمولی، VPP ها میتوانند با منابع انرژی توزیع شده ارتباط برقرار کنند و به اپراتورهای شبکه اجازه دهند تقاضای کاربران نهایی را کنترل کنند. برای مثال، ترموستات های هوشمند متصل به واحدهای تهویه هوا میتوانند دمای خانه را تنظیم کنند و میزان مصرف برق واحدها را مدیریت کنند. در روزهای گرم تابستان، این ترموستاتها میتوانند قبل از ساعات اوج مصرف، زمانی که استفاده از تهویه هوا افزایش مییابد، خانهها را خنک کنند. زمانهای اوج مصرف میتواند به جلوگیری از افزایش ناگهانی تقاضا که ممکن است شبکه را تحت الشعاع قرار دهد و باعث قطع برق شود، کمک کند.
به طور مشابه، شارژرهای وسایل نقلیه الکتریکی میتوانند با تامین یا استفاده از برق با نیازهای شبکه سازگار شوند. این منابع انرژی توزیع شده از طریق فناوریهای ارتباطی مانند Wi-Fi، بلوتوث و خدمات سلولی به شبکه متصل میشوند. در مجموع، افزودن VPP ها میتواند انعطاف پذیری کلی سیستم را افزایش دهد. با هماهنگ کردن صدها هزار دستگاه، VPP ها تأثیر معناداری بر شبکه دارند. آنها تقاضا را شکل میدهند، برق را تامین میکنند و جریان برق را به طور قابل اعتماد حفظ میکنند.
در حال حاضرنیروگاههای مجازی چقدر محبوبیت دارند؟
تا همین اواخر، VPP ها بیشتر برای کنترل مصرف انرژی مصرف کننده استفاده میشدند. اما از آنجایی که فناوری خورشیدی و باتری تکامل یافته است، شرکتهای برق اکنون میتوانند از آنها برای تامین برق مجدد به شبکه در صورت نیاز استفاده کنند.
در ایالات متحده، وزارت انرژی ظرفیت VPP را حدود 30 تا 60 گیگاوات تخمین زد. این میزان حدود 4 تا 8 درصد از اوج تقاضای برق در سراسر کشور را نشان میدهد که کسری جزئی در کل سیستم است. با این حال، برخی از ایالتها و شرکت های آب و برق به سرعت در حال حرکت هستند تا VPP های بیشتری را به شبکه های خود اضافه کنند.
Green Mountain Power، بزرگترین شرکت خدماتی ورمونت، سال گذشته با گسترش برنامه باتری خانگی یارانه ای خود، خبرساز شد. مشتریان این امکان را دارند که باتری خانگی تسلا را با نرخ تخفیفی اجاره کنند یا باتری خود را خریداری کنند و تا سقف 10500 دلار کمک دریافت کنند.
کمیسیون خدمات عمومی ورمونت، که این برنامه را تایید کرد، گفت که می تواند برق اضطراری را در هنگام قطع برق نیز تامین کند. در ماساچوست، سه شرکت تاسیساتی (National Grid، Eversource، و Cape Light Compact) یک برنامه VPP را اجرا کرده اند که در ازای برق به مشتریان پول پرداخت میکند. در همین حال، در کلرادو تلاشها برای راه اندازی اولین سیستم VPP ایالتی در حال انجام است. کمیسیون خدمات عمومی کلرادو از Xcel Energy، بزرگترین شرکت خدماتی خود می خواهد تا یک پایلوت VPP کاملاً عملیاتی را تا تابستان امسال ایجاد کند.
اهمیت نیروگاههای مجازی در انتقال انرژی پاک
اپراتورهای شبکه باید “بار اوج” سالانه یا روزانه را برآورد کنند، یعنی همان لحظه ای که تقاضای برق بیشتر میشود. برای انجام این کار، آنها اغلب به استفاده از نیروگاههای گازی متوسل میشوند، نیروگاههایی که بیشتر سال خاموش هستند، میتوانند در زمانهایی که تقاضای بالا است، روشن شوند. برهم می گوید که VPP ها وابستگی شبکهها به این نیروگاه ها را کاهش خواهند داد.
وزارت انرژی در حال حاضر قصد دارد ظرفیت ملی VPP را تا سال 2030 به 80 تا 160 گیگاوات افزایش دهد. این مقدار تقریباً معادل 80 تا 160 نیروگاه سوخت فسیلی است که نیازی به ساخت ندارند. شرکتهای آب و برق می گویند که VPP ها میتوانند علاوه بر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، قبض های انرژی را برای مصرف کنندگان کاهش دهند.
تحقیقات نشان میدهد که استفاده از منابع توزیعشده در زمان اوج تقاضا تا ۶۰ درصد مقرونبهصرفهتر از اتکا به نیروگاههای گازی است. یکی دیگر از مزیتهای مهم VPP ها این است که مردم را تشویق میکند تا بیشتر در سیستم انرژی مشارکت کنند. معمولاً مشتریان صرفاً برق دریافت میکنند. در یک سیستم VPP، میتوانند هم برق مصرف کنند و هم آن را به شبکه باز گردانند. این نقش دوگانه میتواند درک آنها از شبکه را بهبود بخشد و در انتقال انرژی پاک، سرمایه گذاری بیشتری کند.
آیندهی نیروگاههای مجازی
به گفته وزارت انرژی، ظرفیت منابع انرژی توزیع شده به دلیل استفاده گسترده از وسایل نقلیه الکتریکی، ایستگاههای شارژ و دستگاه های خانه هوشمند به سرعت در حال گسترش است. اتصال اینها به سیستم های VPP توانایی شبکه را برای متعادل کردن تقاضا و عرضه برق در زمان واقعی افزایش می دهد.
Shankar میگوید که هوش مصنوعی بهتر میتواند به VPP ها در هماهنگی داراییهای مختلف کمک کند. انجمن ملی کمیسیونهای رگولاتوری تاسیسات، شروع به برگزاری پانلها و کارگاههایی برای آموزش اعضای خود در مورد VPPها و نحوه اجرای آنها در ایالتهای خود کرده است.
کمیسیون انرژی کالیفرنیا قرار است تحقیقاتی را برای بررسی مزایای ادغام VPP در سیستم شبکه خود تأمین کند. ثبت نام در VPP میتواند برای مصرف کنندگان کمی گیج کننده باشد زیرا این فرآیند در بین ایالتها و شرکتها متفاوت است. سادهسازی آن برای مردم به شرکتهای خدمات شهری کمک میکند تا از منابع انرژی توزیعشده مانند خودروهای الکتریکی و پمپهای حرارتی نهایت استفاده را ببرند. استاندارد کردن استقرار VPPها همچنین میتواند با آسانتر کردن تکرار پروژههای موفق در سراسر مناطق، رشد آنها را در سطح ملی سرعت بخشد. «فناوری در جای خود است. ما در حال یادگیری در مورد چگونگی اجرای بهترین راه حل ها و نحوه ارتباط با مصرف کنندگان هستیم.»
نتیجه گیری
نیروگاههای مجازی نسل جدید مراکز تامین و صرفه جویی در مصرف انرژی است. در مقالات بعدی مطالب بیشتری دربارهی این موضوع در دسترس شما قرار خواهیم داد. مجلهی نمابازار را دنبال کنید.
نظرات کاربران