Съдържание:

Адаптиране към огъня: Как градовете могат да повишат устойчивостта с разпределена енергия
Адаптиране към огъня: Как градовете могат да повишат устойчивостта с разпределена енергия
Anonim

Първоначално публикувано на уебсайта на Rocky Mountain Institute.

от Madeline Tyson и Rushad Nanavatty

Тъй като през февруари Калифорния изпитваше нехарактерно ниски валежи, обикновено пиковия си дъждовен сезон, части от щата преминават в условия на суша. Това вероятно ще увеличи разпространението на горските пожари в щата през 2020 г. и подчертава тезата, че общностите трябва да обмислят редица стратегии за повишаване на устойчивостта си към горски пожари. Една от тези стратегии е начинът, по който общностите подхождат към своите електрически системи.

Разпределените енергийни ресурси (DER) - като слънчевата енергия на място, акумулаторната акумулаторна енергия и микрорешетките - могат да помогнат за намаляване на вероятността от пожари и да защитят общностите от най-лошите им ефекти. Градските власти трябва да играят важна роля, за да помогнат за ускоряване на внедряването на тези технологии и решения чрез намаляване на бариерите пред приемането, инвестиране в критични съоръжения и микросетки в общността, повишаване на енергийната ефективност и ангажиране в планирането на комунални услуги и регулаторните процеси.

Горските пожари причиняват непропорционална вреда на нашите най-уязвими общности

Пожарите в Калифорния наскоро ни показаха, че тежките извънредни ситуации, свързани с климата, са новото нормално явление (сезонът на горските пожари в Калифорния се превръща в целогодишно явление) и разходите могат да бъдат астрономически. Икономическото въздействие само на пожарите през 2018 г. се оценява на 400 милиарда долара - почти два пъти повече от бюджета на всеки две години за цялата държава. Разходите за задължителните прекъсвания или изключването на захранването от обществена безопасност (PSPS), които калифорнийските комунални компании прилагат, за да се опитат да избегнат допълнителни щети от горски пожар, също са прекомерни. Помислете например за разходите за прекъсвания в училищата: PSPS, внедрен от PG&E по време на пожара на кинкадата, накара около 500 000 ученици да пропуснат училище, като разходите за обществото се оценяват на 14 милиона долара на ден.

Най-засегнатите от въздействието на горски пожар са възрастни хора, много млади, медицински уязвими и общности с ниски доходи, които са непропорционално цветни общности. Национално проучване на изследователи от Университета във Вашингтон показа, че индианците са шест пъти по-уязвими от въздействието на горски пожар, отколкото белите. Чернокожите и испанците са около 50 процента по-уязвими. Тези общности се борят да плащат за мерки за пожарна безопасност и застраховки преди събитие и за възстановяване след събитие. Тези уязвимости се засилват допълнително чрез целуване на наемите вследствие на горски пожари, засилвайки недостига на жилища в Калифорния. По време и след тези събития богатите са склонни да напускат, а бедните са склонни да остават; нивата на бедност могат да се повишат с пълен процент в точките, засегнати от големи бедствия.

Градовете трябва да водят в популяризирането на решения за устойчивост

Докато компаниите могат да напуснат след бедствия, градовете не могат. Местните власти отговарят за своите жители и за местните фирми и институции, които остават или се завръщат. Градовете трябва да защитят местните си икономики и да задържат работодатели и работници. Изграждането на устойчивост е съществена част от това уравнение.

Един от начините, по които градовете действат за изграждане на устойчивост, е чрез поемане на по-голям контрол върху своите енергийни системи. В крайния край на спектъра, Сан Хосе и Сан Франциско оценяват потенциала за муниципализация на своите енергийни системи (т.е. закупуване на местната електрическа инфраструктура и управлението ѝ като градска комунална услуга), което може да им позволи да наблегнат на инвестиции като местни микрорешетки в тяхното планиране на ресурсите. Други използват своите програми за агрегиране на общностния избор, за да внедрят подобни решения.

Съществуват обаче няколко други начина, по които градовете могат да насърчават едни и същи цели в структурата на конвенционалните взаимоотношения град-полезност, включително:

  1. Рационализиране на разрешителното за съхранение на слънчева енергия плюс за индивидуални домове и фирми.
  2. Повишаване на устойчивостта в цялата общност чрез инвестиции в критични съоръжения и микрорешетки.
  3. Насърчаване на енергийната ефективност на сградите, за да се отговори на търсенето в уравнението за устойчивост.
  4. Помага да се постигне устойчивост при планирането на електроенергийната система чрез взаимодействие с комунални услуги и регулатори.

Нека да разгледаме всеки от тях на свой ред.

Рационализиране на разрешителното за Solar-Plus-Storage

Захранващото слънчево съхранение плюс може да даде възможност за „непрекъснатост на операциите“в домовете и бизнеса ни, като ни позволява да продължим да работим с нашите климатици, хладилници, осветление, компютри и домашно медицинско оборудване. По-голямото възприемане на тези разпределени енергийни ресурси може също да помогне за намаляване на опасността от пожар, като намали натоварването на застаряващото оборудване за пренос - виновникът в Camp Fire Fire в Калифорния, най-разрушителният в историята на щата.

Но тези решения са скъпи - и стимули като 100 милиона долара за програмата за акумулаторни батерии, която се изпълнява от Калифорнийската комисия за комунални услуги, няма да могат да достигнат до всички. Слънчевият масив от 10 киловата струва около 30 000 долара, докато най-евтиният Tesla Powerwall ще ви върне около 10 000 долара.

Въпреки че градовете може да не могат да направят много, за да повлияят на цената на слънчевия панел или батерията, те със сигурност могат да помогнат за намаляване на „меките разходи“- особено за слънчевите покриви на покрива. Според Solar Foundation процесът на разрешаване, инспекция и взаимно свързване за инсталиране на типичен слънчев масив представлява около една трета от общите разходи, които в САЩ са средно между 3,00 и 3,50 долара за ват. За разлика от Австралия, където средните цени на слънчевата енергия за жилища са спаднали под $ 1,30 за ват - до голяма степен поради процеса на разрешаване и взаимно свързване, който третира жилищните слънчеви решетки повече като домакински уреди, отколкото като основни части от мрежовата инфраструктура.

Консорциумът за слънчева индустрия и с нестопанска цел работи за система за разрешителни и инспекции, която е по-скоро като на Австралия или Германия. Системата ще включва проста, безплатна онлайн платформа за кандидатстване, при която предварително одобрените инсталатори получават автоматично одобрение, стига да черпят от сертифициран списък на оборудването. Като част от системата, рандомизираните проверки на място ще поддържат инсталаторите в съответствие, а компаниите губят акредитация, ако или когато се провалят. В система като тази градовете контролират разрешителните и влияят на разходите за взаимно свързване, така че може значително да ускори внедряването на DER, като същевременно популяризира местните работни места за слънчеви инсталации, които вече са една от най-бързо растящите категории на заетост в страната.

Инвестиране в критични съоръжения и микромрежи

Въпреки че резервното захранване може да има смисъл на ниво отделно домакинство или малък бизнес, тези решения са до голяма степен недостъпни за голяма част от нашето население. Според данните от преброяването в САЩ 34 процента от домовете на Америка са заети от наематели, а 57 процента от американците живеят в многофамилни сгради. Освен това наличието на слънчеви панели и Powerwall няма да донесат много добри резултати, ако трябва да евакуират дома или работното си място.

Следователно градовете трябва да направят устойчивостта характеристика на своите общности, като инвестират в основни съоръжения, които могат да осигурят директно облекчение по време на извънредни ситуации и могат да служат като основа за по-обширни местни микрорешетки в бъдеще. Общинските сгради като училища, центрове за отдих и обществени жилища са очевидни кандидати. Те често се смятат за „вторични критични натоварвания“и нямат специална резервна мощност. Градовете могат да започнат от малки, като инвестират в достатъчен капацитет, за да изпълняват функциите, които обикновено съставляват само 10-25% от общото енергийно търсене на тези съоръжения.

За да се максимизират предимствата на устойчивостта на тези решения, е важно те да бъдат базирани на съхранение плюс слънчева енергия, а не на изкопаеми горива. Съоръженията, разчитащи на дизелови генератори, обикновено разполагат само с достатъчно гориво, за да издържат няколко дни, докато батериите се зареждат всеки път, когато изгрее слънцето (и дори през мъглата от горски пожар). Микро мрежата на Stone Edge Farm, базирана предимно на слънчеви батерии и 10 различни вида батерии, работеше непрекъснато през 10 дни пожари в окръг Сонома през 2017 г. и отново чрез PSPS на PG & E през есента на 2019 г., като соларната му мрежа работи на 50 процента от нормалното производство въпреки димът и пепелта.

Развиващите се батерийни технологии, като поточни батерии или полупроводникови батерии, също могат да смекчат или премахнат опасностите за запалимост, които идват със стандартните химикали с литиево-йонна техника. В допълнение, решенията за съхранение на слънчева енергия плюс избягват тежкото замърсяване, излъчвано от изгарянето на дизел както по време на аварийната им експлоатация, така и при ежемесечни тестове, което е обезпокоително в гъсто населените градски райони.

Не е необходимо използваните батерии да са неподвижни. Батерията от 60 kWh, която се предлага със среден клас Tesla Model 3 (най-продаваният електромобил в Америка през 2018 г.), съхранява толкова електроенергия, колкото консумира средният американски дом за два дни. Електрическите автобуси биха могли да осигурят резервно захранване за училищата, които често изпълняват двойни задължения като центрове за убежище при извънредни ситуации - както обмисля Свещеният кръст в Долината на Реващите вилици в Колорадо.

Градовете могат също така да работят в по-тясно сътрудничество с частните институции, предоставящи жизненоважни обществени услуги, включително здравеопазване, хранителни услуги, телекомуникации, вода и управление на отпадъците. Въпреки че много от тези съоръжения вече имат стабилна резервна мощност, те биха могли да се възползват от интегриран подход, който увеличава общия капацитет на системата и разширява ползите от устойчивост на допълнителни съоръжения, като същевременно намалява общите системни разходи. Проучване, ръководено от Нюйоркския държавен орган за изследвания и развитие на енергетиката (NYSERDA), показва, че ефективността на разходите на тези интегрирани микрорешетки се подобрява, ако:

системата може да работи по-често, да предоставя повече услуги и да има достъп до повече потоци от стойности, отколкото просто генериране на резервни копия;

  • критичните съоръжения са тясно групирани (в рамките на половин миля един от друг);
  • дизайнът на системата може да бъде оптимизиран чрез достъп до подробни данни за потреблението (интервали от 15 минути); и
  • разходите за инсталиране на комутационно оборудване на съществуващо окабеляване - ключов двигател на разходите - могат да бъдат сведени до минимум.

В крайна сметка микрорешетките, фокусирани върху критични съоръжения, могат да бъдат допълнително разширени. Приоритизирането може да бъде насочено към подпомагане на 16-те инфраструктурни сектора, считани от Министерството на вътрешната сигурност на САЩ за „толкова жизненоважни“, че тяхното обезсилване или унищожаване би имало инвалидизиращ ефект върху националната сигурност, националната икономика, общественото здраве и обществената безопасност.

Много градове могат също да се възползват от връзките си „град и рокля“, като вземат уроци по микрорешетки от местните колежи и университети. Висшите учебни заведения отдавна са лидери на микромрежи, защото загубата на власт може да означава загуба на години жизненоважна работа. Както обяснява Juan Ontiveros от UT Austin, „Ако професор загуби трансгенна мишка с вградени 20 години изследвания, това е кошмар.“Микрорешетката, която той управлява, предназначена да защити научните изследвания на университета на стойност 500 милиона долара, е една от най-големите в страната и е осигурила 99,999 процента надеждност през последните 40 години. Микрорешетката на Принстън поддържаше светлините по време на урагана "Санди", когато голяма част от околните Ню Джърси потъмня. Микро мрежата на UC San Diego обслужва 92 процента от нуждите й от електричество.

Когато техническите корекции на микромрежите са придружени от решения за финансиране, тези микромрежи в общността могат да бъдат приложени без капиталови разходи от града. Например микромрежата на окръг Монтгомъри в Мериленд е разработена и финансирана от Schneider Electric и Duke Energy. В Калифорния се прогнозира, че микросетката на пожарната станция на Fremont ще спести на града около 350 000 долара чрез споразумение за покупка на електроенергия.

Насърчаване на енергийната ефективност на сградите

Solar-plus-storage и microgrid решенията ще отидат много по-далеч, ако обслужват сгради и оборудване, които работят ефективно. Например 10-киловатчасова батерия може да работи с високоефективен (US SEER 18) 1,5-тонен климатик за три часа, което е около два пъти по-дълго, отколкото може да работи с ниско ефективна (US SEER 9) единица.

С други думи, решенията за устойчивост, които включват резервна мощност с мерки за ефективност, ще осигурят много по-критични „часове на безопасност“(продължителността на сградата, която може да поддържа условия за живот по време на екстремно метеорологично събитие или пожар). В допълнение към поддържането на комфортни температури, това може да означава да се даде възможност на критично оборудване да продължи да работи и да запази минимално приемливото качество на въздуха в помещенията. Това е важно в и в близост до населени места, където димът от горски пожари може да бъде особено вреден, тъй като съдържа остатъци не само от дървета и растения, но и от синтетични химикали, бои и пластмаси.

Основните определящи фактори за часовете за безопасност включват колко добре е изолирана сградата (за предпазване от екстремни температури), колко изтичане на въздух се случва между вътрешността и външността (което влияе върху качеството на въздуха в помещенията, както и температурата) и колко дълго критичното оборудване може да продължи да функционира - функция на резервния капацитет на мощност спрямо товара (напр. енергията, съхранявана в батерията ви, спрямо потреблението на енергия на вашата домашна диализна машина).

Страната на търсенето на уравнението за устойчивост може да бъде подпомогната от ръководените от града усилия за подобряване на строителните норми, установяване на граници на емисиите и минимални стандарти за ефективност за съществуващи сгради, изискване за оповестяване на сградите относно емисиите и енергийните характеристики и прилагане на стандартите за оборудване.

Изображение
Изображение

Ангажиране с комунални услуги и регулатори

Дори когато напрежението нараства, както и при прекъсване на електрозахранването, сътрудничеството между градовете и комуналните услуги е жизненоважно за градовете да постигнат своите цели за устойчивост и устойчивост. Условията и целите на сътрудничеството могат да се различават значително, но споразуменията за партньорство между градовете и комуналните услуги предлагат примери за това как градовете могат да подобрят комуникацията и да приведат ресурсите и капацитета в съответствие с ключовите нужди на планирането. Например, докато комуналните услуги като PG&E в Калифорния продължават напред с развитието на зони за устойчивост и предварително инсталирани центрове за взаимно свързване, градовете могат да гарантират, че тези DER отговарят на целите на градовете и не водят до инвестиции в повече капацитет за производство на изкопаеми горива.

Анализът на RMI показа, че разходите за инсталиране на слънчево-плюс-съхранение в критични съоръжения са същите като централизирането на активите на едно място, собственост на комунални услуги, когато средногодишните прекъсвания достигнат 1%, а разходите са по-ниски при нива на прекъсване по-високи от 1 процента. Инвестициите в оборудване за балансиране и съхранение в или в близост до съществуващи подстанции могат да облекчат стреса върху преносните линии (чрез смекчаване на последиците от слънчевото свръхпроизводство) и да дадат възможност за „остров“на части от разпределителната мрежа. Участието на пазара за съхранение на енергия в Калифорния по време на извънредни ситуации може да създаде допълнителен поток от стойност и допълнително да подобри икономиката на тези инвестиции.

Ангажираността на градовете не може да приключи с взаимоотношенията с комунални услуги - градовете също трябва да участват в регулаторния процес. Регулаторните производства по интегрирани планове за ресурси (IRP), случаи на ставки и пилотни програми пряко засягат целите за устойчивост и устойчивост на градовете. Тези производства могат да бъдат сложни и тайнствени, но е от решаващо значение градовете да се появят и да използват влиянието, което имат като комунални услуги (често) най-големите клиенти. Те могат да използват експертните показания, предлагани както от доставчици на нестопански организации като GridLab, така и от консултанти с нестопанска цел като Greenlink Group или Synapse Energy. Те могат също така да се възползват от знанията на други градове и технически експерти (включително Rocky Mountain Institute) чрез инициативи като American Cities Climate Challenge и Urban Sustainability Directors Network.

Градовете в Джорджия и Юта показаха как могат да повлияят на важни решения за планиране. След намесата на Атланта и няколко други местни общности в неотдавнашния IRP на Georgia Power, услугата повече от два пъти удвои използването на възобновяеми източници и почти удвои броя на капацитета си за съхранение на енергия. Според Даниел Тейт, изследовател от Института за енергетика и политика, „интервенторите направиха разлика чрез свидетелства. С информацията, която интервюиращите излагат, тяхното моделиране и техните показания, става все по-ясно колко конкурентни са разходите за възобновяеми енергийни източници и, все повече, за съхранение в Грузия. " В Юта, Роки Маунтин Пауър си партнира с няколко местни правителства, за да подкрепи приемането на държавно законодателство, което разрешава път към 100% възобновяема електроенергия за общности с амбициозни цели за чиста енергия.

Гледам напред

Този тип ангажираност на градовете ще им позволи да подобрят своите енергийни системи, за да инвестират в устойчивостта на своята общност. В нашия все по-бурен свят всички тези стратегии ще трябва да преминат от забележителни към нормални.

Популярни по теми