يقوم جهاز بحجم الهاتف المحمول تلقائياً بضبط استخدام الطاقة الكهربائية في المنزل نحو الأعلى أو الأسفل، لتوفير أموال المستهلك وزيادة مرونة الشبكة الكهربائية.
تؤدي تأثيرات تغير المناخ إلى دفع الشبكات الكهربائية حول العالم إلى أقصى حدودها. في العام الماضي، تسبب الطقس البارد غير المسبوق في قيام الناس في تكساس برفع منظمات الحرارة الخاصة بهم، الأمر الذي طغى على شبكة الكهرباء وتسبب في انقطاع التيار الكهربائي لمدة أيام. وفي ولاية كاليفورنيا، يتم قطع التيار الكهربائي قبل أن يكون هناك احتمال كبير لحدوث حريق.
لمكافحة نقاط الضعف في الشبكة الكهربائية وتقليل استخدام مصادر الطاقة غير المتجددة، طور باحثون في مختبر التسريع الوطني SLAC التابع لوزارة الطاقة، تقنية تعمل تلقائياً على تعديل استخدام الطاقة في المنزل بالزيادة أو النقصان استجابةً لتقلب الحاجة والأسعار. تم إنشاؤه حسب طلب السوق في الوقت الفعلي.
تعمل التقنية، المسماة نظام خدمة الطاقة العابرة أو TESS، على نقل الطاقة عبر الشبكة إلى حيث تكون في أمس الحاجة إليها. يؤدي ذلك إلى زيادة مرونة الشبكة وتوفير أموال كل من المستهلك وشركة الكهرباء في الوقت نفسه.
تم تركيب TESS في أربعة منازل الشهر الماضي لأول اختبار سكني للنظام. سيتم تثبيته في مئات المنازل في شمال شرق الولايات المتحدة خلال العامين المقبلين. الأشخاص الذين يعيشون في المنازل التي تجري فيها الاختبارات التجريبية هم في مناطق محرومة اقتصادياً، من أجل إظهار كيف أن TESS وسيلة رخيصة وفعالة للتأكد من حصول الجميع على فرص متساوية في الكهرباء.
تنسيق البيانات عبر السحابة
المفتاح لجعل النظام يعمل، هو أن نجعل المستهلكين يتحكمون في تحديد السعر الذي سيدفعونه من خلال تقليل استهلاكهم للطاقة، والسعر الذي يرغبون به أيضاً عند بيع الطاقة التي يولدونها من الألواح الشمسية أو أي مصادر أخرى. هذا ما صرح به ديف تشاسين مدير أحد معامل مختبر المسرع الوطني SLAC والباحث الرئيسي في مشروع TESS.
يتحكم جهاز بحجم الهاتف الذكي في استخدام الكهرباء في المنزل بناءً على أسعار الطاقة التي يتم تقييمها وإعادة حسابها كل خمس دقائق وفقاً لمتطلبات الطاقة في السوق. يتحكم TESS فقط في الأجهزة المرنة في استخدام الكهرباء - أشياء مثل منظم الحرارة أو الثلاجة التي لا تحتاج إلى أن تكون في كل وقت متاحة لخدمة الغرض منها. (من ناحية أخرى فإن المصباح الكهربائي ليس مرناً، لأنه يجب أن يكون متاحاً في الوقت الذي تريده بالضبط).
يخبر جهاز TESS شركة الكهرباء كيف يجب أن ترتفع الأسعار قبل أن يكون المستهلك على استعداد لخفض الاستهلاك، وبأي سعر سيكونون على استعداد لزيادة مساهمتهم في الطاقة المتجددة في الشبكة. عندما يتغير سعر الكهرباء، تقوم TESS تلقائياً بتغيير مقدار الاستهلاك نيابة عن المستهلك بطريقة تقلل من تكلفتها وتزيد من إيراداتها. يتم تبادل كل هذه المعلومات عبر منصة قائمة على السحابة.
مع TESS، لا تحدد شركات خدمة وتوزيع الكهرباء سعرها. يقول تشاسين إنه يعتمد فقط على العرض والطلب، وبالتالي فإن "السعر الفعال بشكل واضح – هو السعر الصحيح". ويضيف: التفكير هو أن هذا سيسمح لشركات الكهرباء بتغيير جدول أعمالها بشكل جذري، لتصبح أكثر تركيزاً على خدمة العملاء.
وأوضح تشاسين أن المستهلكين الذين لديهم أجهزة TESS في منازلهم يمكنهم أيضاً اختيار الحصول على أموال أكثر مقابل الكهرباء التي ينتجونها والمساهمة في الشبكة ودفع مبالغ أقل مقابل الكهرباء التي يستهلكونها. حقيقة أن النظام مؤتمت بالكامل ويستجيب لتغيرات الأسعار فور حدوثها، تجعله مختلفاً عن أي شيء آخر في السوق.
اختبار TESS
يشترك باحثو TESS مع شركة خدمات كهربائية تعاونية، لنشر أجهزة TESS في ديسمبر في أربعة منازل في بازلت، كولورادو، على بعد حوالي 180 ميلاً غرب دنفر. تم بناء هذه المنازل الحديثة كجزء من مجمع سكني خالٍ من الكهرباء بالكامل وبأسعار معقولة للمعلمين والعاملين المحليين الآخرين. تتمثل الخطة في اختبار TESS خلال موسم التدفئة الشتوي، عندما يصل استخدام الطاقة إلى ذروته في نظام HCE.
يقول بريان هانيغان، الرئيس التنفيذي لشركة Holy Cross Energy التي تعد المختبر المساعد السابق لمختبر المسرع الوطني ومدير المختبر الوطني للطاقة المتجددة التابع لوزارة الطاقة: نرى الكثير من القيمة والفوائد لأعمالنا ولعملائنا من خلال كوننا في طليعة الابتكار.
بعد أن شارك في تأسيس مبادرة تحديث الشبكة التابعة لوزارة الطاقة خلال أيام NREL، كان هانيغان على دراية بتطوير منصة TESS ويقول إنه يعتقد أن TESS أو نهجاً مثله يمكن أن يساعد الشركة في الوصول إلى هدفها الطموح المتمثل في الحصول على خفض انبعاث الكربون بنسبة 100 بالمائة إضافة إلى إمداد مجاني للطاقة بحلول عام 2030 وصافي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري أو أفضل منها في جميع أنحاء مؤسستهم بالكامل بحلول عام 2035.
طاقة نظيفة متاحة للجميع
يخطط باحثو TESS لاختبار مدى جودة تخزين الطاقة في النظام لزيادة مرونته وموثوقيته، لاسيما في حالة الطوارئ. وفي الوقت نفسه، ستعمل المؤسسة على تحديد فوائد TESS للمجتمعات التي تم نشرها فيها وإيجاد طرق لتمويل المشروع في المناطق المحرومة من إمدادات التيار الكهربائي.
يقول سيث هويدل الرئيس والمسؤول العلمي الأول في شركة بوست رود: عندما يتعلق الأمر بعدم المساواة، فإننا نركز على المناطق الريفية - المناطق التي يمكن أن تشكل فيها تكاليف الطاقة نفقات كبيرة على الأسر. بالنسبة إلى هؤلاء المستهلكين الريفيين الذين يعانون من نقص الخدمات، فإن تركيب TESS في منازلهم سيجعل التحول من زيت الوقود أو الأجهزة التي تعمل بطاقة البروبان إلى الأجهزة الكهربائية، أكثر فعالية من حيث التكلفة. ويضيف هويدل: سيستفيد الأشخاص الذين يركبون أجهزة الطاقة المتجددة في منازلهم أكثر من انخفاض تكاليف الطاقة التي توفرها TESS وذلك من خلال القدرة على بيع الطاقة الزائدة التي تنتجها تلك الطاقة المتجددة.
يقول هويدل: عند التفكير في خيارات لمساعدة الكوكب، غالباً ما نشعر أنه يجب على المستهلكين الاختيار بين تحسين مستوى معيشتهم أو القيام بما هو الأفضل للبيئة. لا يوفر TESS طريقة لتحقيق كلا الهدفين فحسب، بل يكلف أيضاً القليل نسبياً لأنه لا يتطلب بناء قدر كبير من البنية التحتية الجديدة. ويمكن أن يكون لها فوائد مالية وتشغيلية عميقة حقاً، وتحقق نفس الفوائد المناخية مثل بناء محطة كبيرة للطاقة المتجددة.
يقول تشاسين: ستتغير الأمور بسرعة كبيرة خلال السنوات العشر إلى العشرين القادمة، وستكون تقنيات مثل TESS جزءاً من مجموعة حلول تغير المناخ التي ستبدأ شركات الكهرباء في طرحها. ستتاح لعملائهم فرص أكثر إثارة للاهتمام وأكثر فائدة للمشاركة في المساعدة في حل المشكلة.
يأتي تمويل TESS من مكتب الكهرباء التابع لوزارة الطاقة. يأتي تمويل مجتمعات TESS المتصلة من مكتب تقنيات البناء التابع لوزارة الطاقة في مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة.
----