Για περισσότερο από έναν αιώνα, η εικόνα που επικρατούσε στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας περιείχε έναν σταθμό με πανύψηλα φουγάρα. Οι σταθμοί του μέλλοντος όμως θα έχουν ριζικά διαφορετική εμφάνιση – στην πραγματικότητα, πολλοί από αυτούς μπορεί να μην έχουν καθόλου φυσική μορφή. Καλώς ήρθατε στην εποχή των εικονικών σταθμών παραγωγής ενέργειας (VPP).
Η μετάβαση από τις συμβατικές πηγές ενέργειας, όπως ο άνθρακας και το φυσικό αέριο, στις μεταβλητές ανανεώσιμες εναλλακτικές λύσεις, όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια, σημαίνει ότι ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούμε το ενεργειακό σύστημα εδώ και δεκαετίες αλλάζει.
Πλέον, εξετάζονται οι δυνατότητες των VPPs και η συμβολή τους στη μείωση του κόστους και την αποτροπή υπερφόρτωσης του δικτύου.
Τι είναι οι εικονικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας και πώς λειτουργούν
Ένας εικονικός σταθμός παραγωγής ενέργειας (Virtual Power Plant – VPP) είναι ένα σύστημα κατανεμημένων ενεργειακών πόρων -όπως οι ηλιακοί συλλέκτες στις στέγες, οι φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων και οι έξυπνοι θερμοσίφωνες- που συνεργάζονται για την εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα. Συνήθως διοικούνται από εταιρείες κοινής ωφέλειας που επιβλέπουν αυτή την πράξη εξισορρόπησης.
Ένας VPP είναι ένας τρόπος «συρραφής» ενός χαρτοφυλακίου πόρων, εξηγεί σύμφωνα με το MIT Technology View ο Rudy Shankar, διευθυντής του Lehigh University’s Energy Systems Engineering, που μπορεί να βοηθήσει το δίκτυο να ανταποκριθεί στην υψηλή ζήτηση ενέργειας, μειώνοντας παράλληλα το αποτύπωμα άνθρακα του ενεργειακού συστήματος.
Ο «εικονικός» χαρακτήρας των VPPs προέρχεται από την απουσία κεντρικής φυσικής εγκατάστασης, όπως συμβαίνει με μια παραδοσιακή μονάδα άνθρακα ή φυσικού αερίου. Με την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και την εξισορρόπηση του ενεργειακού φορτίου, οι συσσωρευμένες μπαταρίες και οι ηλιακοί συλλέκτες παρέχουν πολλές από τις λειτουργίες των συμβατικών σταθμών παραγωγής ενέργειας.
Έχουν επίσης μοναδικά πλεονεκτήματα.
Ο Kevin Brehm, διευθυντής στο Rocky Mountain Institute που επικεντρώνεται στην ηλεκτρική ενέργεια χωρίς άνθρακα, λέει ότι η σύγκριση των VPP με τα παραδοσιακά εργοστάσια είναι μια «χρήσιμη αναλογία», αλλά οι VPP «κάνουν ορισμένα πράγματα διαφορετικά και επομένως μπορούν να παρέχουν υπηρεσίες που τα παραδοσιακά εργοστάσια δεν μπορούν».
Μια σημαντική διαφορά είναι η ικανότητα των VPPs να διαμορφώνουν την ενεργειακή χρήση των καταναλωτών σε πραγματικό χρόνο. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, οι VPP μπορούν να επικοινωνούν με τους κατανεμημένους ενεργειακούς πόρους και επιτρέπουν στους φορείς εκμετάλλευσης του δικτύου να ελέγχουν τη ζήτηση από τους τελικούς χρήστες.
Απλά παραδείγματα λειτουργίας
Για παράδειγμα, οι έξυπνοι θερμοστάτες που συνδέονται με τις μονάδες κλιματισμού μπορούν να ρυθμίζουν τις θερμοκρασίες του σπιτιού και να διαχειρίζονται την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνουν οι μονάδες αυτές. Τις ζεστές καλοκαιρινές ημέρες αυτοί οι θερμοστάτες μπορούν να προ-ψύξουν τα σπίτια πριν από τις ώρες αιχμής, όταν η χρήση του κλιματισμού είναι αυξημένη. Η κλιμάκωση των ωρών ψύξης μπορεί να βοηθήσει στην αποφυγή απότομων αυξήσεων της ζήτησης που μπορεί να υπερφορτώσουν το δίκτυο και να προκαλέσουν διακοπές. Ομοίως, οι φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων μπορούν να προσαρμόζονται στις απαιτήσεις του δικτύου είτε παρέχοντας είτε χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια.
Αυτές οι κατανεμημένες πηγές ενέργειας συνδέονται με το δίκτυο μέσω τεχνολογιών επικοινωνίας όπως το Wi-Fi, το Bluetooth και οι υπηρεσίες κινητής τηλεφωνίας. Συνολικά, η προσθήκη VPPs μπορεί να αυξήσει τη συνολική ανθεκτικότητα του συστήματος. Συντονίζοντας εκατοντάδες χιλιάδες συσκευές, οι VPPs έχουν ουσιαστικό αντίκτυπο στο δίκτυο – διαμορφώνουν τη ζήτηση, παρέχουν ενέργεια και διατηρούν την ηλεκτρική ενέργεια σε αξιόπιστη ροή.
«Σχεδόν όλα όσα αγοράζετε συνοδεύονται από ένα τηλεχειριστήριο. Έτσι, το ζήτημα δεν είναι αν οι VPP θα κλιμακωθούν, αλλά αν θα τις χρησιμοποιήσουμε για να υποστηρίξουμε το δίκτυο», ανέφερε ο Cisco DeVries, εκτελεστικός αντιπρόεδρος της Renew Home, σύμφωνα με το Forbes. «Βρίσκονται ήδη στα σπίτια και είναι έτοιμοι να ξεκινήσουν».
Γιατί είναι σημαντικά για τη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια
Οι φορείς εκμετάλλευσης του δικτύου πρέπει να καλύπτουν το ετήσιο ή ημερήσιο «φορτίο αιχμής», τη στιγμή της υψηλότερης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Για να το πετύχουν αυτό, αναφέρει το MIT Technology View, συχνά καταφεύγουν στη χρήση μονάδων «αιχμής» φυσικού αερίου, δηλαδή μονάδων που παραμένουν αδρανείς το μεγαλύτερο μέρος του έτους, τις οποίες μπορούν να ενεργοποιήσουν σε περιόδους υψηλής ζήτησης. Οι μονάδες VPP θα μειώσουν την εξάρτηση των δικτύων από αυτές τις μονάδες.
Πολλές επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας αναφέρουν ότι οι VPP μπορούν να μειώσουν τους λογαριασμούς ενέργειας για τους καταναλωτές εκτός από τη μείωση των εκπομπών. Οι έρευνες δείχνουν ότι η αξιοποίηση των κατανεμημένων πηγών κατά τη διάρκεια της αιχμής της ζήτησης είναι έως και 60% πιο αποδοτική από το να βασίζεται κανείς σε μονάδες φυσικού αερίου.
Ένα άλλο σημαντικό, αν και λιγότερο απτό, πλεονέκτημα των VPPs είναι ότι ενθαρρύνουν τους ανθρώπους να συμμετέχουν περισσότερο στο ενεργειακό σύστημα. Συνήθως, οι πελάτες απλώς λαμβάνουν ηλεκτρική ενέργεια. Στο πλαίσιο ενός συστήματος VPP, και καταναλώνουν ενέργεια και την επιστρέφουν στο δίκτυο. Αυτός ο διπλός ρόλος μπορεί να βελτιώσει την κατανόηση του δικτύου και να τους κάνει να επενδύσουν περισσότερο στη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια.
Η Grid Strategies εκτιμά, όπως αναφέρει το Forbes, ότι η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να αυξηθεί κατά 15,8% τα επόμενα πέντε χρόνια, στις ΗΠΑ. Αυτό οφείλεται κατά κύριο λόγο στα κέντρα δεδομένων και την τεχνητή νοημοσύνη που απαιτούν πολύ ενέργεια, ενώ η ηλεκτροδότηση είναι ένα άλλο στοιχείο.
Για την καταπολέμηση αυτού του προβλήματος, η Bloom Energy συνεργάζεται με την American Electric Power. Ο στόχος είναι να μειωθεί η ζήτηση αιχμής και, κατ’ επέκταση, οι λογαριασμοί ηλεκτρικού ρεύματος και να επιτευχθούν οι στόχοι μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Σύμφωνα με τη Renew Home το 70% έως 75% όσων αγοράζουν τους θερμοστάτες της θα συμμετέχουν σε ένα πρόγραμμα εξοικονόμησης ενέργειας και θα πληρώνονται από τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας. Τώρα, έχει 5 εκατομμύρια ιδιοκτήτες σπιτιού στο δυναμικό της.
Οι έξυπνοι θερμοστάτες είναι μόνο η αρχή. Όταν ενσωματώνονται ηλεκτρικά οχήματα, συστήματα αποθήκευσης μπαταριών και θερμοσίφωνες, τα οφέλη τόσο για τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας όσο και για τους πελάτες πολλαπλασιάζονται. Τα VPP αποκτούν ολοένα και μεγαλύτερη σημασία καθώς οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας πρέπει να αναπτύξουν την υποδομή μεταφοράς και διανομής για την κάλυψη της αυξανόμενης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Δεδομένου ότι η ρυθμιστική διαδικασία είναι χρονοβόρα και πολύπλοκη, η διερεύνηση εναλλακτικών στρατηγικών είναι απαραίτητη.
Η υιοθέτηση από τους καταναλωτές είναι η μία πλευρά. Η άλλη πλευρά αφορά τα τυποποιημένα πρωτόκολλα επικοινωνίας. Έχουμε μια εφαρμογή για κάθε συνδεδεμένη συσκευή στο σπίτι μας, και κάθε μία έχει διαφορετικό κατασκευαστή με διαφοροποιημένη τεχνολογία. Ενώ η τυποποίηση είναι άπιαστη προς το παρόν, η διαλειτουργικότητα είναι προτιμότερη. Η ενσωμάτωση αυτών των συσκευών γίνεται δαπανηρή και δύσκολη χωρίς μια κοινή πλατφόρμα. Ως εκ τούτου, το σύστημα VPP είναι αναποτελεσματικό επειδή η ενσωμάτωση αποτελεί το 70%-80% του κόστους. Τα καλά νέα είναι ότι τα πρότυπα και οι τεχνολογίες θα βελτιωθούν.
Συμπερασματικά, τα VPP μπορούν να παρέχουν στους πελάτες τους ηρεμία – ένας μηχανισμός που μειώνει τους λογαριασμούς ηλεκτρικής ενέργειας, προσθέτοντας παράλληλα ένα στοιχείο αξιοπιστίας. Για να λειτουργήσει καλά, οι πελάτες πρέπει να συμμετέχουν στην προσπάθεια απαλλαγής από τις ανθρακούχες εκπομπές και να επιτρέπουν στο σύστημα να συλλέγει δεδομένα από τις συσκευές τους. Πέραν αυτού, η απλότητα είναι υψίστης σημασίας, απαιτώντας τυποποιημένα πρωτόκολλα επικοινωνίας. Οι VPP θα γίνουν ο κανόνας και μέρος του λεξιλογίου μας, αν αυτό συμβεί.
