Một trong những thách thức lớn mà các công ty điện nước Mỹ phải đối mặt là nhu cầu về điện không liên tục. Thay vào đó, nó tăng và giảm, thường giảm vào ban đêm và tăng vào ban ngày, đặc biệt là vào những ngày nóng khi người dân đang sử dụng điều hòa không khí trong nhà của họ.
Các công ty điện cung cấp điện phải có khả năng đối phó với những biến động đó và đáp ứng nhu cầu cao điểm. Theo truyền thống, điều đó yêu cầu họ phải xây dựng nhiều nhà máy phát điện bằng than, khí đốt hoặc điện hạt nhân đắt tiền, hoặc mua năng lượng từ các nhà cung cấp khác khi họ cần.
Nhưng ngày nay, một số công ty tiện ích đang xem xét một giải pháp ít tốn kém hơn - và có khả năng thân thiện với môi trường hơn -. Chúng ta đang nói về các nhà máy điện ảo.
Nhà máy điện ảo là gì?
Các nhà máy điện ảo tổng hợp nhiều nguồn điện nhỏ hơn - chẳng hạn như tấm pin mặt trời, tuabin gió và thậm chí cả pin lưu trữ dân dụng - được phân bổ ở các vị trí khác nhau trên một khu vực, để chúng có thể hoạt động như thể chúng là một nhà máy điện thông thường và cân bằng năng lượng tải lưới hoặc chuyển nguồn điện đến nơi cần thiết nhất để đảm bảo độ tin cậy. Các đơn vị khác nhau thường được kết nối với nhau thông qua một hệ thống phần mềm tinh vi để báo hiệu khi nào chúng cần tăng hoặc giảm sản lượng điện và hướng năng lượng cần đi đến đâu.
Ví dụ, vào năm 2021, Green Mountain Power, một tiện ích sáng tạo có trụ sở tại Vermont, đã công bố kế hoạch tạo ra một nhà máy điện ảo sử dụng mạng lưới pin dự phòng Tesla Powerwall tại nhà của khách hàng. Với sự trợ giúp của phần mềm từ Giải pháp năng lượng tùy chỉnh (CES), điện được lưu trữ trong pin Tesla có thể được rút trở lại hệ thống lưới điện khu vực khi cần thiết để đảm bảo dòng điện ổn định, điều hòa cho khách hàng. Như Cnet.com đã đưa tin vào tháng 3 năm 2022, khách hàng nhận được nguồn năng lượng dự phòng trong trường hợp mất điện, trong khi tiện ích có được nguồn điện có thể sử dụng bất cứ khi nào nhu cầu cao điểm.
Mari McClure, chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Green Mountain Power cho biết: “Dự án này sẽ không thể thực hiện được nếu không có mối quan hệ hợp tác tuyệt vời mà chúng tôi có với khách hàng trong chương trình Powerwall . "Thí điểm này là duy nhất và quan trọng vì nó xây dựng sự đổi mới và hợp tác hiện có của chúng tôi để mang lại sự thay đổi có ý nghĩa cho các chức năng thiết yếu của lưới điện bằng cách giảm lượng khí thải carbon, tăng hiệu suất và giảm chi phí."
SunPower Corp., một nhà cung cấp công nghệ năng lượng mặt trời, cũng đã công bố vào tháng 11 năm 2021 , họ đã đưa vào hoạt động nhà máy điện ảo của riêng mình. Hệ thống mới cho phép khách hàng của Eversource và National Grid ở Massachusetts, Rhode Island và Connecticut, những người có pin lưu trữ SunVault được trả tiền khi cho phép các tiện ích sử dụng năng lượng dự trữ của họ trong thời gian nhu cầu cao điểm.
Lợi ích của Nhà máy điện ảo
Theo Bill Schofield , theo một số cách, các nhà máy điện ảo tương tự như hệ thống điện toán lưới , trong đó các mạng máy tính có thể chia sẻ tài nguyên và thậm chí kết hợp năng lực của chúng để thực hiện các nhiệm vụ . Ông là phó chủ tịch của Dịch vụ Lưới điện Tương lai của CES, một công ty có trụ sở tại Philadelphia cung cấp cả lời khuyên và dịch vụ tư vấn cho nhiều công ty trong lĩnh vực kinh doanh năng lượng, bao gồm các nhà sản xuất năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Một trong những khách hàng của CES là Green Mountain Power.
"[Các nhà máy điện ảo] được phân phối ... pin, hoặc các nhà máy điện nhỏ, nhỏ và máy phát điện dự phòng cục bộ," Schofield giải thích. "[Đó là một] khái niệm rất giống với việc sử dụng kết nối internet để kết nối rất nhiều tài nguyên nhỏ có thể cùng thực hiện công việc giống như một nhà máy điện lớn."
Bản chất phi tập trung của các nhà máy điện ảo làm cho chúng có khả năng phục hồi tốt hơn trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc các thảm họa khác.
"Giả sử một cơn lốc xoáy đi qua một khu vực và đánh sập đường dây tải điện tới một nhà máy điện lớn. Bạn sẽ mất tất cả sức mạnh đó. Phải không?" Schofield nói. "Nhưng nếu bạn có một nhà máy điện ảo, nơi nó có rất nhiều tài nguyên nhỏ rải khắp nơi, một cơn lốc xoáy có thể cướp đi 10% nhà máy điện ảo, nhưng 90% còn lại vẫn ở đó và khả dụng."
Các nhà máy điện ảo cũng có lợi cho lưới điện theo những cách khác, bao gồm cả hỗ trợ điện áp. Một yếu tố quan trọng trong một lưới điện đáng tin cậy là giữ điện áp trong mức chấp nhận được; nếu không, thiết bị có thể bị hư hỏng, có thể bị mất điện, v.v. Nhưng điện áp khác nhau trên lưới và ở mỗi giao diện (trạm biến áp, máy biến áp, v.v.), điện áp chính xác phải được duy trì.
Với một nhà máy điện ảo, số lượng này ít hơn. Schofield giải thích: “Bạn có rất nhiều tài nguyên nhỏ nằm gần hoặc ở cùng vị trí với nơi sử dụng điện. "Bạn không cần phải xây dựng quá lớn đường dây phân phối hoặc đường dây tải điện để duy trì điện áp chính xác."
Năng lượng tái tạo là chìa khóa
Tuy nhiên, một lợi thế khác của các nhà máy điện ảo là chúng giúp điều chỉnh các nguồn năng lượng tái tạo dễ dàng hơn và kiểm soát được lượng điện đi vào lưới điện mà một nhà máy điện đốt bằng nhiên liệu hóa thạch thông thường sẽ có.
Schofield nói: “Một nhà máy điện ảo có thể bao gồm ít pin cho máy phát điện dự phòng, nhưng theo thuật ngữ chung, nó cũng có thể bao gồm cái gọi là 'đáp ứng nhu cầu'.
Một tiện ích có nhà máy điện ảo có thể gửi tin nhắn cho khách hàng để từ chối sử dụng của họ vào những thời điểm nhất định, có thể đưa ra một phiếu quà tặng cho một nhà hàng địa phương như một sự khuyến khích. Ở những vùng của đất nước, nơi các công ty dịch vụ điện nước mua điện từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, các nhà máy điện ảo có thể giúp các công ty điện nước phản ứng với giá điện thị trường.
Schofield nói một cách gián tiếp, những khuyến khích đó có thể giúp tạo điều kiện thuận lợi cho các nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời. Bởi vì chúng có thể thay đổi - nghĩa là mặt trời ngừng chiếu và gió ngừng thổi - lượng điện mà chúng cung cấp phải được điều chỉnh cho phù hợp với khả năng chúng có thể đáp ứng. Theo truyền thống, sự cân bằng được bù đắp bởi các nhà cung cấp nhiên liệu hóa thạch .
Schofield nói: “Một nhà máy điện ảo được thiết kế để hoạt động giống nhau hoặc cung cấp cùng một loại dịch vụ mà một nhà máy điện lớn có thể làm được. . Đường dốc lên hoặc xuống là một phần của giá trị. "
Bằng cách tương tác với người tiêu dùng và tuyển dụng họ để giúp quản lý việc sử dụng năng lượng, các nhà máy điện ảo có thể đóng một vai trò trong việc giải quyết một trong những vấn đề lâu dài của ngành công nghiệp tiện ích: mức sử dụng cao điểm.
Schofield nói: “Phần lớn chi phí cung cấp điện chỉ để giải quyết những ngày cao điểm đó. "Nếu bạn có thể khiến người tiêu dùng thuộc mọi đối tượng sử dụng theo những cách đó, có thể đánh răng bằng bàn chải đánh răng thông thường thay vì bàn chải điện ... thì bạn có thể giảm rất nhiều chi phí từ hệ thống. Và bạn cũng có thể rất nhiều nhu cầu đốt nhiên liệu hóa thạch. Nhưng điều này về mặt lịch sử là rất khó, bởi vì ... một người bình thường sẽ không tự làm phiền mình nhiều lắm. "
Nhưng anh ấy cũng nói rằng điều đó đang thay đổi. Các thế hệ trẻ có ý thức bền vững hơn và mọi người đều có điện thoại thông minh. Có lẽ một ngày nào đó, bạn sẽ nhận được thông báo trên điện thoại của mình có nội dung "Cảnh báo sử dụng điện. Vui lòng vặn nhỏ máy điều nhiệt". Và bạn sẽ kiếm được điểm khuyến khích nếu bạn làm điều đó. Bạn có muốn không?
Schofield nói rằng bạn có thể. Ông nói: “Hầu hết mọi người muốn làm một điều tốt vì thực sự họ đang phải trả một mức giá cố định và chi phí thực tế để họ tiêu thụ lượng điện đó là khá nhỏ. "Nhưng nếu bạn nhận được hàng nghìn người phản hồi, thì một chút đó sẽ tạo nên một điều gì đó có ý nghĩa."
Bây giờ điều đó thật thú vị
Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự báo nhu cầu điện toàn cầu sẽ tăng 2,5 lần vào năm 2050 và sẽ cần 14 nghìn tỷ USD nâng cấp lưới điện trên thế giới để đối phó.
