$ 39 Juta untuk mengintegrasikan energi terbarukan dengan lebih baik ke dalam jaringan listrik

$ 39 Juta untuk mengintegrasikan energi terbarukan dengan lebih baik ke dalam jaringan listrik


Newswise – National Science Foundation telah memberikan $ 39 juta kepada tim insinyur dan ilmuwan komputer di University of California San Diego untuk membangun tempat pengujian pertama untuk lebih memahami cara mengintegrasikan sumber energi terdistribusi seperti panel surya, turbin angin, gedung pintar dan baterai kendaraan listrik ke jaringan listrik. Tujuannya adalah membuat testbed tersedia untuk tim peneliti dan industri luar pada tahun 2025.

Pendorong utama proyek ini adalah kebutuhan untuk mendekarbonisasi jaringan listrik, melindunginya dari serangan keamanan siber, dan membuatnya lebih tangguh. Untuk menyediakan 50 persen — atau lebih — daya dari sumber energi bersih, jaringan listrik harus mampu memanfaatkan sumber energi terdistribusi, dan mengelola perubahan dinamis dengan andal, sekaligus meminimalkan dampak pada kualitas layanan pelanggan.

“Kami akan mereplikasi seluruh jaringan listrik California di satu kampus,” kata Jan Kleissl, seorang profesor di Departemen Teknik Mesin dan Dirgantara di UC San Diego dan penyelidik utama proyek tersebut.

Pembuatan tempat pengujian, DERConnect, memenuhi kebutuhan nasional yang luar biasa untuk kemampuan pengujian skala besar di seluruh universitas, laboratorium nasional, industri, perusahaan utilitas, dan Operator Sistem Independen untuk memvalidasi teknologi masa depan untuk jaringan energi otonom dalam skenario nyata. Faktanya, kendala utama saat ini untuk mengadopsi teknologi tersebut dalam pengoperasian sistem energi nyata adalah pengembangan kasus uji realistis dalam skala realistis.

Sebagian besar utilitas bergumul dengan kenyataan bahwa sumber energi terbarukan dan terdistribusi tidak stabil seperti sumber tradisional, seperti pembangkit listrik tenaga gas alam. Output panel surya tergantung pada cuaca, misalnya, seperti halnya turbin angin. Di ujung lain jaringan, kendaraan listrik perlu diisi daya hanya untuk jangka waktu tertentu setiap hari, dan bila tidak digunakan dapat digunakan sebagai baterai sementara untuk menyimpan energi dari energi terbarukan.

Akibatnya, sementara jumlah dan keragaman sumber daya energi yang didistribusikan di jaringan listrik berkembang pesat, penggunaan sumber daya ini untuk penyeimbangan jaringan listrik terhalang oleh kekhawatiran tentang keselamatan, keandalan, dan biaya.

“Hal ini menciptakan situasi ‘ayam-dan-telur’ klasik, di mana ekonomi dan dampak dari sumber daya energi yang didistribusikan tidak dapat didemonstrasikan, karena jumlahnya terlalu sedikit karena dukungan terbatas dari Operator Sistem Independen, dan masalah praktis lainnya, Kata Kleissl.

Menawarkan utilitas, peneliti, industri, dan entitas lain sebuah testbed dengan tantangan komunikasi dunia nyata sangat penting untuk memecahkan masalah ini dan mengembangkan teori, algoritme, dan aplikasi kontrol terdistribusi baru. Testbed yang dibayangkan dibangun di atas sejumlah inovasi teknis di UC San Diego yang menciptakan microgrid yang mencakup sumber daya energi terdistribusi, termasuk penyimpanan energi, kendaraan listrik, dan sistem listrik dan termal independen di gedung. Sistem terdistribusi ini dipantau dan dikendalikan oleh komputasi dan sistem jaringan yang membuatnya dapat diakses oleh peneliti lokal dan jarak jauh sebagai platform yang dapat diprogram.

“Tujuan akhir dari jaringan apa pun adalah keandalan, dan ini adalah perhatian utama di UC San Diego, karena kami harus terus-menerus memberi daya pada pusat medis dan fasilitas penelitian utama,” kata Gary Matthews, wakil rektor manajemen sumber daya dan perencanaan untuk UC San Diego. “Kemampuan untuk berinteraksi dengan bangunan dan mengubah profil energinya secara cerdas meningkatkan stabilitas jaringan dan menghemat banyak energi. Kami mendukung laboratorium hidup ini pada tingkat tertinggi, karena hibah ini memungkinkan kami untuk menempatkan infrastruktur untuk penelitian masa depan, berkolaborasi dengan ilmuwan terkemuka dalam solusi dunia nyata. ”

DERConnect akan mencakup lebih dari 2.500 sumber daya energi terdistribusi, atau DER, di microgrid kampus, dengan sel bahan bakar dan panel surya, selusin ruang kelas dan gedung perkantoran, serta 300 stasiun pengisian daya untuk kendaraan listrik. Ini juga akan memerlukan pembangunan fasilitas pengujian penyimpanan energi baru di Kampus Timur.

Peningkatan ke microgrid akan memberi peneliti kendali waktu nyata atas sistem pemanas, ventilasi dan AC, pencahayaan, panel surya, penyimpanan baterai, dan EV. Pusat kendali testbed akan bertempat di Robinson Hall di kampus UC San Diego, yang akan diubah menjadi gedung terkendali penuh yang dapat diputuskan dari jaringan kampus kapan saja.

Sebagian besar konstruksi akan berlangsung pada tahun akademik mendatang. Para peneliti berharap dapat mulai menguji peralatan mereka pada tahun 2022.

DERConnect akan menjadi platform terintegrasi pertama di Amerika Serikat yang sesuai dengan evaluasi eksperimental dan validasi yang diperlukan untuk implementasi teknologi, protokol, dan standar DER. Berbagai kasus penggunaan penerapan smart grid dan prosedur pengujian akan ditetapkan untuk memberikan evaluasi laboratorium terkontrol dari algoritme kontrol DER, teknologi yang muncul, dan protokol di berbagai bidang seperti integrasi energi terdistribusi dan terbarukan, sistem penyimpanan energi, manajemen distribusi lanjutan, pengukuran lanjutan infrastruktur, dan keamanan siber. DERConnect akan dapat mengeksplorasi arsitektur mana dan pendekatan agregasi sumber daya yang sesuai yang memungkinkan konsumen dan operator jaringan menyesuaikan operasi mereka untuk mencapai peningkatan yang signifikan dalam biaya operasional di seluruh sistem dan integrasi energi terbarukan.

UC San Diego membangun pengalaman dari NODES, hibah tiga tahun senilai $ 2,88 juta dari ARPA-E, dipimpin oleh Profesor Sonia Martinez di Departemen Teknik Mesin dan Dirgantara, yang juga merupakan CO-PI di DERConnect. Tujuan NODES adalah untuk mengembangkan manajemen jaringan transformasional dan teknologi kontrol untuk memfasilitasi integrasi energi terbarukan dan DER, meningkatkan efisiensi operasional, dan mengurangi jejak karbon. NODES melibatkan tim peneliti yang sama dan merupakan tulang punggung intelektual DERConnect dalam pengembangan dan pengujian awal algoritme untuk kontrol DER yang terdesentralisasi. Pengujian yang dilakukan di microgrid UC San Diego adalah salah satu yang paling sukses karena jumlah perangkat, keragamannya, dan keselarasan dengan kondisi operasi dunia nyata. Berdasarkan pengalaman ini, DERConnect berupaya untuk menjadi pengalaman plug-and-play bagi pengguna dengan jumlah perangkat yang jauh lebih banyak, overhead minimal bagi pengguna dalam hal kesiapan platform, dan sistem yang tidak aman yang memungkinkan eksperimen kapan saja sepanjang hari.

Eksperimen dan algoritma

DERConnect akan menyediakan kontrol, sensor, dan analitik data lanjutan untuk mengoptimalkan penggunaan energi gedung, sekaligus menjaga dan bahkan meningkatkan kenyamanan penghuni. Misalnya, gedung Ilmu dan Teknik Komputer dilengkapi dengan lebih dari 4.500 titik penginderaan dan kontrol. Setiap unit kontrol dapat dikontrol, mulai dari posisi peredam udara hingga kecepatan suplai kipas angin ke suatu ruangan. DERConnect akan meningkatkan 12 gedung tambahan dengan infrastruktur kontrol canggih yang memungkinkan peneliti mengakses kondisi operasi dan mengatur berbagai parameter operasi secara real-time melalui metode dan alat pemrograman baru. Kemampuan ini sangat penting karena kondisi pengoperasian dalam ruangan pada gedung dengan penanganan udara sentral menjadi fokus penting bagi peneliti dan operator gedung untuk mengurangi penyebaran penyakit menular.

Peneliti berencana melakukan eksperimen untuk mengoptimalkan kondisi belajar siswa dengan mengubah kondisi aliran udara, suhu, kelembaban dan pencahayaan di dalam kelas. Demikian pula, para peneliti dapat membuat perubahan harga energi di stasiun pengisian daya listrik dan melihat bagaimana hal ini memengaruhi kesediaan pelanggan untuk menunda pengisian agar menguntungkan jaringan listrik.

Upaya penjangkauan dan pendidikan

Testbed juga akan menjadi tempat pelatihan bagi siswa dalam program Sistem Teknik baru di UC San Diego Jacobs School of Engineering serta penelitian berbasis data dan proyek batu penjuru yang terkait dengan The Halıcıoğlu Data Science Institute di UC San Diego.

Upaya penjangkauan untuk sekolah dasar hingga sekolah menengah akan berbentuk program Pengalaman Penelitian untuk Guru, yang menargetkan 10 guru yang berasal dari sekolah dengan jumlah siswa yang tinggi yang kurang terwakili di bidang teknik. Kelas juga akan dapat melihat testbed dan rencana pelajaran terkait akan diberikan kepada guru mereka.

Tim juga akan bekerja dengan Santa Fe Community College di New Mexico untuk mengembangkan kursus yang berfokus pada data dan teknologi lokal untuk menginformasikan perencanaan, pengoperasian dan pemeliharaan, serta dekarbonisasi microgrid.

Selain itu, tim akan menawarkan lokakarya microgrid untuk suku asli Amerika. Lokakarya tersebut akan menawarkan sesi pelatihan tentang aspek-aspek utama dari desain dan konstruksi infrastruktur, tur di lokasi area konstruksi fasilitas, dan tur fasilitas microgrid lokal. Peserta lokakarya akan mencakup anggota suku yang terlibat dalam perencanaan dan pembangunan mikrogrid, serta pelatihan siswa dalam berbagai aspek perencanaan dan pemasangan microgrid dan DER.

Seminar dan lokakarya profesional akan meningkatkan kesadaran DERConnect untuk peneliti dan insinyur senior di Sempra Energy, San Diego Gas & Electric, Southern California Edison, dan perusahaan utilitas dan energi lainnya, dengan tujuan mempromosikan testbed untuk memperbesar basis pengguna juga untuk melatih mereka dalam konsep baru untuk integrasi energi terbarukan.

Tim

Selain Kleissl, yang akan menjabat sebagai direktur DERConnect, tim peneliti termasuk co-PI Profesor Sonia Martinez, menjabat sebagai wakil direktur, Jorge Cortes dan Raymond de Callafon, di Departemen Teknik Mesin dan Dirgantara; dan Profesor Rajesh Gupta, direktur Institut Sains Data Halicioglu di UC San Diego. Personel senior tambahan termasuk Profesor David Victor dan Josh Graff Zivin dari Sekolah Kebijakan dan Strategi Global; Ping Liu, seorang profesor rekayasa nano dan direktur Pusat Tenaga dan Energi UC San Diego yang Berkelanjutan; Mike Ferry dan Antonio Tong dari Pusat Penelitian Energi, dan Manajer Energi UC San Diego John Dilliott, dalam Manajemen dan Perencanaan Fasilitas. Para peneliti mengembangkan rencana keamanan siber terperinci bersama dengan Kepala Petugas Keamanan Informasi UC San Diego, Michael Corn. Sharon Franks dan Wendy Groves di Office of Research Affairs Research Proposal Development Service memberikan nasihat strategis selama proses pengembangan dan peninjauan proposal yang panjang. Mitra industri termasuk Johnson Controls dan Sunspec Alliance.


Diposting Oleh : HongkongPools

About the author