У подне, 22. октобра 2007, калифорнијски универзитет у Сан Дијегу примио је хитни позив локалне службе. Регионални пожари су оштетили и онеспособили далеководе, а калифорнијски мрежни оператер прогласио је ванредни случај преноса енергије. Сан Диего Гас & Елецтриц затражио је од универзитета да смањи количину електричне енергије коју црпи из мреже и, ако је могуће, започне са производњом електричне енергије коју ће користити други потрошачи.
У року од 10 минута, кампус је кренуо од црпљења 4 мегавата електричне енергије из електроенергетске мреже до напајања од 3 мегавата, каже Бирон Васхом, директор стратешких енергетских иницијатива за УЦСД. „Тих 7 мегавата била је граница танке попут бритвице између Сан Диего Гас & Елецтриц мреже која остаје или се урушава.“
Кампус Сан Диега могао је делимично тако брзо да реагује јер су пола века раније његови оснивачи одлучили да поставе основу за самодовољно напајање електричном енергијом, или оно што данас енергетски стручњаци називају „микро-мрежом“. Прва конструкција подигнута на кампус 1962. године био је централна електрана дизајнирана да обезбеђује струју на гас као и даљинско грејање и хлађење школских зграда. То само по себи је било и није неуобичајено за академски, или чак корпоративни кампус. Али током година, УЦСД је стекао самодовољност додавањем парних турбина, соларних фотонапонских панела, горивних ћелија и складиштења енергије, поред инсталирања далековода за пренос електричне енергије у и из електричне мреже СДГ & Е.
Сва та средства сада раде под контролом софистицираног система за управљање енергијом, а микрогрупа у кампусу омогућава универзитету да производи, складишти и отпрема електричну енергију по потреби - у коначници обезбеђујући 92 одсто електричне енергије која се користи у кампусу. Иако универзитет обично црпи електричну енергију из СДГ и Е мреже како би задовољио тежину од око 38 мегавата, он такође може прећи на режим „острва“ у случају проблема или нестанка струје ван кампуса, задовољавајући све своје потребе за електричном енергијом. А кад нема довољно електричне енергије на главној електричној мрежи која служи већем Сан Диегу, УЦСД може продати струју СДГ & Е.
Као одговор на хитни позив из 2007. године, универзитет је упалио парну турбину снаге 3 мегавата и смањио потрошњу електричне енергије прилагођавањем поставки климатске контроле и прешао на цртање хладне воде за свој расхладни систем из високо ефикасних резервоара за складиштење уместо електричних хладњака. „Са два клика мишем, помоћу нашег система контроле, можемо променити 4.000 термостата у кампусу“, каже Васхом.
УЦСД и други оператори микрохрана нуде модеран рад на малим системима напајања са директном струјом инсталираним у фабрикама и градским центрима почетком 1870-их. Као и ти рани системи, и овај нови дизајн карактерише локалну производњу и дистрибуцију електричне енергије уместо далековода и удаљених централизованих електрана који су карактерисали електроенергетску мрежу 20. века. "Тренутно деконструишемо електроенергетску мрежу, враћамо се [Тхомасу Едисону", каже Јим Реилли, чија консултантска компанија Реилли Ассоциатес савјетује Министарство енергетике у вези с радом микро-мреже.
Корени овог тренда деконструкције сежу до краја деведесетих, када је америчко Министарство енергије одлучило да покрене истраживања о преносу и поузданости енергије. Тај потез уследио је као одговор на дерегулацију електричне енергије и очекивање надолазећег таласа соларних панела на крову и других облика децентрализоване производње електричне енергије. „Тада у ствари нисмо имали концепт„ микро-решетки “, каже Цхрис Марнаи, један од пионира истраживања микро-мреже. Идеја о локалној производњи енергије била је стара. Али био је потребан напредак у управљању и енергетској електроници да би се омогућила права микрохрупа која би могла да комуницира и „оточи“ из веће енергетске мреже. У року од неколико година, Марнаијева истраживачка група у Националној лабораторији Лавренце Беркелеи формализовала је појам микрохрепе у пројекту за калифорнијску енергетску комисију.
Користи које пружа УЦСД микро-решетка - окретност и самодовољност - сада су велика потражња међу корисницима енергије који ризикују тешке последице у случају прекида напајања, попут универзитета који раде осетљиву лабораторијску опрему, војне базе које држе системе за контролу оружја и руковање центрима за обраду података. огромне количине информација. "То су објекти који желе ненормално висококвалитетну снагу тамо где видимо већину акција тренутно", каже Марнаи, који се у јуну повукао из групе за интегрисање мреже Беркелеи Лаб.
Екстремни временски догађаји последњих година, попут урагана Санди, подсетили су пословне, војне и политичке вође на крхкост електроенергетске инфраструктуре у Сједињеним Државама. „Све већа учесталост природних катастрофа покреће све веће интересовање за микро решетке и резервна решења за напајање“, каже Бриан Цареи, који води америчку цлеантецх савјетодавну праксу за рачуноводствену фирму ПрицеватерхоусеЦооперс, познату као ПвЦ.
Микрогруда од 71 милион долара изграђена у седишту америчке администрације за храну и лекове, на пример, напајала је кампус током и након урагана Санди, када је регионална електроенергетска мрежа пала. У марту 2011., микрогрида Сендаи, која се налази у кампусу универзитета Тохоку Фукусхи у граду Сендаи у Јапану, наставила је да напаја купце струјом и топлотом након што су разорни земљотрес у Тохокуу и цунамији обуставили напајање струјом широм околног региона.
Иако је еластичност одавно кључна за привлачност микро-решетки за објекте са критичним оптерећењима електричне енергије, променом цена енергије и напретком технологије сада се микро-мрежама дохваћају градови и насеља који желе локалну контролу над њиховим напајањем или чистијом енергијом од оне коју нуде њихови корисност.
Соларни фотонапонски панели сада коштају 80 процената мање него у 2008. Консултантска фирма МцКинсеи & Цомпани предвиђа да би цене литијум-јонских батерија до 2020. могле да падну на 200 долара по киловат-сату, са око 500 до 600 долара по киловат-сату данас. Објекти који граде микро-решетке такође могу уштедети новац из године у годину куповином мање електричне енергије од локалног комуналног предузећа или, у неким случајевима, продајом електричне енергије комуналном сервису када је снабдевање мало.
„То може бити значајна уштеда трошкова ако универзитет или болница заиста могу продати струју на основу тржишних цена за струју у стварном времену, а не само по цени коју би иначе плаћали“, каже Цареи из ПвЦ-а. „Цене могу драстично да се крећу, од 15 до 20 центи по киловат-сату до једноцифрених долара по киловатсату.“
Према Бирону Васхому из УЦСД-а, универзитет штеди 800.000 долара мјесечно на својим рачунима за струју стварајући 92 посто електричне енергије коју троши. ФДА каже да микрокрмица у кампусу штеди агенцију 11 милиона долара годишње на трошковима везаним за енергију.
Технологија брзог сазревања омогућава бољу интеграцију и оптимизацију компонената микро решетка. Васхом напомиње, на пример, да побољшани алати за предвиђање соларне енергије обавештавају систем управљања енергијом у кампусу када треба да пуни или празни батерије. „Сведоци смо врхунских управљачких система који могу управљати микро-мрежама, као и они који управљају читавим постројењем“, каже он. „Постоји читав низ нових алата који се појављују како управљате снабдевањем, потражњом, складиштем и увозом.“ Ускоро, каже Васхом, менаџери за енергију ће процењивати спремност имовине система сваких неколико минута да предвиде или реагују на променљиве услове.
Док технологија напредује, стручњаци кажу да су потребне нове политике како би се убрзало усвајање микро решетки. Марнаи каже да тренутна америчка политика на државном и савезном нивоу унапређује појединачне енергетске технологије, као што су соларна, ветра и складиштења енергије, али потребна је већа подршка за употребу ових технологија у сложеним системима као што су микро-мреже.
Министарство енергетике је већ сарађивало са локалним и државним званичницима да би прилагодили нацрте војних микро-мрежа за цивилне примене. На пример, у Њу Џерсију, где је ураган Санди отпао јавни превоз и оставио становнике без струје недељу или више, ДОЕ сарађује са државном транзитном агенцијом на дизајнирању микро-мреже која би помогла да возови на електрични погон возе током природних катастрофа.
Одељење за енергију је такође почело да преузима активнију улогу у постављању стандарда за вођење дизајна и рада будућих микрохрани, као и њихову интеграцију са постојећом енергетском инфраструктуром. Чак се и дефиниција онога што чини микро решетку мења: размера би у наредним годинама могла достићи чак 60 мегавата. Група експерата из агенције развија план за комерцијални систем микрохрупа који може да смањи време искључења за више од 98 процената по цени која је упоредива са резервним напајањем са дизел-мотором, а истовремено смањује емисију и побољшава енергетску ефикасност система. најмање 20 процената до 2020. године.
Стандардизација, каже Цареи, требало би да поједностави процес развоја пројеката, смањи трошкове и побољша приступ финансирању тако што ће банкама олакшати процјену ризика. "Поседовање специјализованог инжењеринга за сваку микро-решетку је очигледно веома скуп предлог и велики терет за њихово постављање", каже Марнаи.
На крају дана, микро решетке прете да ће искористити централизовани модел производње и дистрибуције који је доминирао америчким електроенергетским системом више од једног века, а комуналије су споро прихватале нови модел. „Комуналне услуге виде микро-мреже као претњу њиховим приходима“, каже Цареи. Ипак, предности напајања напајањем које се по потреби могу раздвојити или синхронизовати са традиционалном мрежом све више освајају комуналије попут СДГ и Е. Каже Цареи, "То би им требало омогућити да стабилније сачувају мрежу."
