نحتاج إلى شبكات كهربائية أقوى وأذكى

نحتاج إلى شبكات كهربائية أقوى وأذكى

يجب أن تتغير الطريقة التي نولد بها ونوفر ونستخدم الطاقة بشكل جذري إذا أردنا تلبية احتياجات القرن 21st.

في أي يوم من الأيام في الولايات المتحدة ، حوالي نصف مليون شخص بدون كهرباء لمدة ساعتين أو أكثر. إن شبكة الكهرباء لأمريكا الشمالية ، التي كانت ذات مرة تحظى بالترحيب من قبل الأكاديمية الوطنية للهندسة باعتبارها أكثر ابتكارات الهندسة نفوذاً في القرن 20th ، تعمل مع التكنولوجيا في المقام الأول من 1960s و '70s.

الطقس وانخفضت الانقطاعات الرئيسية ذات الصلة

في العقود الأخيرة ، زاد عدد وتواتر الانقطاعات الرئيسية المرتبطة بالطقس. بين 1950s و '80s ، زادت الانقطاعات من 2 إلى 5 كل عام ؛ من 2008 إلى 2012 ، زادت الانقطاعات بين 70 و 130 كل عام. وفي الوقت نفسه ، احتياجات الكهرباء تنمو بسرعة. يضيف Twitter وحده أكثر من 2,500 ميجاوات من ساعات الطلب على مستوى العالم كل عام. من المتوقع أن تحتاج إمدادات الكهرباء في العالم إلى ثلاثة أضعاف 2050 لمواكبة الطلب. وهذا يتطلب التزاما كبيرا.

في العقد الماضي ، زادت مخاطر الكهرباء بسبب شيخوخة البنية التحتية ونقص الاستثمارات والسياسات المؤدية إلى التحديث والتهديد الذي يمثله الإرهاب وتغير المناخ. مع تغير المناخ ، ازداد تقلب الأحداث الجوية. سنرى المزيد من الأحداث المتطرفة. وسوف نراهم بتكرار أكبر. يبدو أن إعصار ساندي هو مثال على ذلك.

في أعقاب ساندي ، أثيرت أسئلة حول استعادة الطاقة فيما يتعلق بالطقس الشديد وتغير المناخ. يجب أن نفهم أن أي هجوم جسدي كبير على مقياس الإعصار ساندي لا بد أن يطغى على البنية التحتية للطاقة ، مؤقتًا على الأقل. لا يمكن لأي مبلغ من المال أو التكنولوجيا أن يضمن الخدمة الكهربائية دون انقطاع في مثل هذه الظروف.

نحتاج إلى شبكة أكثر ذكاءً ستلبي بفعالية وأمان مطالب مجتمع رقمي واسع الانتشار في مواجهة تغير المناخ والأحداث المتطرفة الأخرى مع ضمان جودة حياة عالية وتغذية النمو الاقتصادي. من المهم أيضًا أن نتذكر أن الولايات المتحدة بدأت للتو للتكيف مع مجموعة واسعة من المخاطر. ستختلف الاستثمارات الفعالة من حيث التكلفة لتعزيز الشبكة ودعم الصمود حسب المنطقة ، والمرافق ، والمعدات القديمة المعنية ، وحتى حسب وظيفة وموقع المعدات داخل منطقة خدمة الأداة.

يجب تغيير الشبكة الكهربائية بشكل كبير

يجب أن تتغير الشبكة الكهربائية بشكل كبير. نحتاج إلى شبكة أكثر ذكاءً والتي ستلبي بفعالية وأمان مطالب مجتمع رقمي واسع الانتشار في مواجهة تغير المناخ وغيره من الأحداث المتطرفة مع ضمان جودة حياة عالية وتغذية النمو الاقتصادي. ستوفر هذه الشبكة قدرة نقل كافية لربط محطات توليد الغاز الطبيعي الجديدة ، ومزارع الرياح البرية أو البحرية ، ومحطات الطاقة الشمسية وغيرها من مصادر الطاقة المتجددة للعملاء. كما أنه سيعمل كنظام للشفاء الذاتي ، يستخدم المكونات الرقمية وتقنيات الاتصالات في الوقت الحقيقي لمراقبة خصائصه الكهربائية في جميع الأوقات وضبط نفسه باستمرار بحيث يعمل في الحالة المثلى ، ويتوقع المشاكل ويكون قادرًا على عزل الأجزاء بسرعة من الشبكة التي تواجه إخفاقًا من بقية النظام في تجنب انتشار الاضطراب وتمكين استعادة أسرع.

لتحويل بنيتنا الحالية إلى شبكة ذكية ذاتية الشفاء ، يجب نشر العديد من التقنيات ودمجها. نظام الشبكة الذكية المثالي يتكون من microgrids - وهي أنظمة طاقة صغيرة مكتفية ذاتيًا في الغالب - وشبكة طاقة عالية الجهد أقوى وأكثر ذكاءً ، والتي تعمل بمثابة العمود الفقري للنظام العام وتتيح دمج كميات متزايدة بشكل كبير من الرياح والموارد المتجددة. مع وجود شبكة أقوى وذكية ، يمكن أن تأتي نسبة 40 في المائة من الكهرباء في الولايات المتحدة من الرياح بحلول عام 2030 ، والتي ستحل جزئيًا بديلاً للوقود الأحفوري المستخدم حاليًا للكهرباء والنقل.

استبدال التقنيات التناظرية التقليدية مع المكونات الرقمية

تتطلب ترقية البنية الأساسية للشبكات لإمكانيات الشفاء الذاتي استبدال التقنيات التناظرية التقليدية بالمكونات الرقمية ومعالجات البرامج وتقنيات إلكترونيات الطاقة. يجب أن يتم تثبيتها في أي نظام بحيث يمكن التحكم فيه رقميًا ، وهو المكون الرئيسي لشبكة تقوم بمراقبة ذاتية وشفاء ذاتي.

يأتي جزء كبير من التكنولوجيا والأنظمة التي تفكر في شبكات الطاقة ذاتية الشفاء من قطاع الطيران العسكري ، حيث عملت لمدة سنوات في 14 على أنظمة الطيران للتكيف مع أضرار لطائرات F-15 ، مما أدى إلى تحسين الخدمات اللوجستية ودراسة بقاء الأسراب وفعالية المهمة. في يناير 1998 ، عندما التحقت بمعهد أبحاث الطاقة الكهربائية ، ساعدت في جلب هذه المفاهيم إلى أنظمة الطاقة الكهربائية وشبكات البنية التحتية الحيوية الأخرى ، بما في ذلك الطاقة والمياه والاتصالات السلكية واللاسلكية والمالية. بعد سبتمبر 11 ، 2001 ، أصبحت الهجمات الإرهابية والمرونة والأمن أكثر أهمية.

شبكة أكثر ذكاء من شأنها أن توفر المليارات في السنة

من شأن الشبكة الأكثر ذكاءً أن تقلل تكاليف انقطاع التيار الكهربائي بحوالي 49 مليار دولار في السنة ، وتقلل من ثاني أكسيد الكربون2 الانبعاثات بنسبة 12 – 18 في المئة بواسطة 2030.

تعتمد تكلفة الشبكة الأكثر ذكاءً على مقدار الأجهزة التي تضعها بالفعل ، مثل العمود الفقري للاتصالات ، وتعزيز الأمان وزيادة المرونة. يتراوح السعر الإجمالي بين 340 مليار دولار إلى 480 مليار دولار ، والتي ستكون على مدى 20 عامًا حوالي 20 مليار دولار إلى 25 مليار دولار سنويًا. ولكن على الفور ، تبلغ الفوائد 70 مليار دولار سنويًا في زيادة الكفاءة وتقليل التكاليف من الانقطاعات ، وفي العام الذي يوجد فيه الكثير من الأعاصير والعواصف الجليدية والاضطرابات الأخرى ، تذهب هذه الفوائد إلى أبعد من ذلك. في الوقت الحالي ، يكلف انقطاع التيار الكهربائي من جميع المصادر الاقتصاد الأمريكي من 80 مليار دولار إلى 188 مليار دولار سنويًا. إن وجود شبكة أكثر ذكاءً من شأنه أن يقلل من تكاليف انقطاع التيار بنحو 49 مليار دولار سنويًا ، ويقلل من ثاني أكسيد الكربون2 الانبعاثات بنسبة 12 – 18 في المئة بواسطة 2030. بالإضافة إلى ذلك ، ستزيد كفاءة النظام بأكثر من 4 في المئة - وهذا هو 20.4 مليار دولار آخر في السنة.

تغطي التكاليف مجموعة واسعة من التحسينات لتوصيل نظام توصيل الطاقة إلى مستويات الأداء المطلوبة لشبكة ذكية. وهي تشمل البنية التحتية لدمج موارد الطاقة الموزعة وتحقيق الاتصال الكامل للعملاء ، ولكن لا تشمل تكلفة التوليد ، أو تكلفة توسيع ناقل الحركة لإضافة مصادر الطاقة المتجددة ، ولتلبية نمو التحميل ، أو تكاليف العملاء للاستعداد للشبكة الذكية الأجهزة والأجهزة. على الرغم من تكاليف التنفيذ ، فإن الاستثمار في الشبكة سيدفع عن نفسه إلى حد كبير. مع الاستثمار الفعلي ، مقابل كل دولار ، العائد هو حوالي 2.80 $ إلى 6 $ للاقتصاد الأوسع. وهذا الرقم محافظ للغاية.

ولكن هذا أيضًا يتعلق بـ 1) زيادة أمان الإنترنت / تكنولوجيا المعلومات ، والأمن العام للطاقة ، مع توفير الأمان في التصميم كجزء من بنية نظام الدفاع الطبقي ، و 2) توفير الوظائف والفوائد الاقتصادية. في الواقع ، في رأيي ، يعتمد اقتصادنا الرقمي في القرن 21st على قيامنا بهذه الاستثمارات ، بغض النظر عن توقعات الطقس الأكثر تطرفًا مع تغير مناخنا.

سنوات 15 المهدرة في الجدال حول دور الحكومة

لقد أهدرنا سنوات 15 في الجدال حول أدوار القطاعين العام والخاص بينما يقوم منافسونا العالميون بالتكيف والابتكار. كدليل على الحجة الاقتصادية ، فكر في خطة تمويل خطة التحفيز الحكومية الخاصة بقانون 2009 American Recovery and Reitvestment وتوفيق بين الدعم المقدم من المرافق و القطاع الخاص في برامج Smart Grid Investment Grant و Smart Grid Project. اعتبارًا من مارس 2012 ، بلغت القيمة الإجمالية المستثمرة البالغة 2.96 مليار دولار لدعم مشاريع الشبكات الذكية التي تم إنتاجها على الأقل 6.8 مليار دولار من إجمالي الناتج الاقتصادي. بشكل عام ، تم دعم حوالي 47,000 من الوظائف المتكافئة بدوام كامل من خلال الاستثمارات. مقابل كل 1 مليون دولار من الإنفاق المباشر ، زاد إجمالي الناتج المحلي بمقدار 2.5 مليون دولار إلى 2.6 مليون دولار.

لقد أهدرنا سنوات 15 في الجدال حول أدوار القطاعين العام والخاص في حين أن منافسينا العالميين يتكيفون ويبتكرون. نحتاج إلى تجديد الشراكات بين القطاعين العام والخاص ، والحد من الروتين والحد من سحابة عدم اليقين بشأن عائد الاستثمار في تحديث البنية التحتية. عندما تعهدت الأمة بهذه الالتزامات الاستراتيجية في الماضي ، كانت المكافآت ضخمة. فكر في نظام الطرق السريعة بين الولايات ومشروع الهبوط القمري والإنترنت.

لقد أدت مواجهة كل من هذه التحديات إلى نمو اقتصادي رائد على مستوى العالم من خلال تمكين التجارة وتطوير التكنولوجيا ومزيج من الاثنين. في هذه العملية قمنا بتطوير القوى العاملة المدربة تدريبا عاليا ، على التكيف. الآن ، يجب أن نقرر ما إذا كنا سنقوم ببناء البنية الأساسية للطاقة الكهربائية والطاقة التي تدعم المجتمع الرقمي في القرن 21st ، أو أن نترك وراءنا كنقطة صناعية من القرن 20th.

ظهر هذا المقال أصلا على Ensia

نبذة عن الكاتب

امين مسعوديشغل مسعود أمين منصب رئيس HW Sweatt في القيادة التكنولوجية ، ويدير معهد القيادة التكنولوجية (TLI)  ويشكل أستاذ التدريس الجامعي المتميز وأستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة مينيسوتا. وهو يعمل على تمكين البنى التحتية الذكية والآمنة والمرنة. يقود مشاريع واسعة في الشبكات الذكية ، هو رئيس الشبكة الذكية IEEE، ويعتبر والد الشبكة الذكية.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةرمز youtubeرمز الانستغرامرمز pintrestأيقونة آر إس إس

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

مجلة أسبوعية يوميا الإلهام

أحدث الفيديوهات

بدأت الهجرة المناخية الكبرى
بدأت الهجرة المناخية الكبرى
by معلن
تجبر أزمة المناخ الآلاف حول العالم على الفرار حيث أصبحت منازلهم غير صالحة للسكن بشكل متزايد.
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
by آلان وليامز ، وآخرون
يذكر أحدث تقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أنه بدون انخفاض كبير ...
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
by توبي تيريل
استغرق التطور 3 أو 4 بلايين سنة لإنتاج الإنسان العاقل Homo sapiens. إذا كان المناخ قد فشل مرة واحدة فقط في ذلك ...
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
by برايس ريا
تميزت نهاية العصر الجليدي الأخير ، منذ حوالي 12,000 عام ، بمرحلة باردة نهائية تسمى أصغر درياس. ...
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
by فرانك ويسلينج وماتيو لاتوادا
تخيل أنك على الساحل وتطل على البحر. أمامك 100 متر من الرمال القاحلة التي تبدو وكأنها ...
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
by ريتشارد ارنست
يمكننا تعلم الكثير عن تغير المناخ من كوكب الزهرة ، كوكبنا الشقيق. تبلغ درجة حرارة سطح الزهرة حاليًا ...
خمسة معتقدات مناخية: دورة مكثفة في التضليل المناخي
المعتقدات المناخية الخمسة: دورة مكثفة في التضليل المناخي
by جون كوك
هذا الفيديو عبارة عن دورة تدريبية مكثفة في المعلومات الخاطئة عن المناخ ، ويلخص الحجج الرئيسية المستخدمة للتشكيك في الواقع ...
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
by جولي بريغهام جريت وستيف بيتش
في كل عام ، يتقلص الغطاء الجليدي البحري في المحيط المتجمد الشمالي إلى نقطة منخفضة في منتصف سبتمبر. هذا العام يقيس 1.44 فقط ...

أحدث المقالات

الطاقة الخضراء 2 3
أربع فرص للهيدروجين الأخضر للغرب الأوسط
by كريستيان تاي
لتجنب أزمة المناخ ، سيحتاج الغرب الأوسط ، مثل بقية البلاد ، إلى إزالة الكربون من اقتصادها بالكامل عن طريق ...
ug83qrfw
حاجز رئيسي أمام طلب الاستجابة يحتاج إلى إنهاء
by جون مور على الأرض
إذا فعل المنظمون الفيدراليون الشيء الصحيح ، فقد يتمكن عملاء الكهرباء في الغرب الأوسط قريبًا من كسب المال بينما ...
الأشجار للزراعة من أجل المناخ 2
ازرع هذه الأشجار لتحسين حياة المدينة
by مايك وليامز رايس
توصلت دراسة جديدة إلى أن أشجار البلوط الحية والجميز الأمريكي أبطال من بين 17 "شجرة خارقة" من شأنها أن تساعد في جعل المدن ...
قاع البحر الشمالي
لماذا يجب أن نفهم جيولوجيا قاع البحار لتسخير الرياح
by ناتاشا بارلو ، أستاذ مشارك في التغيير البيئي الرباعي ، جامعة ليدز
بالنسبة إلى أي بلد ينعم بسهولة الوصول إلى بحر الشمال الضحل والرياح ، ستكون الرياح البحرية مفتاحًا للالتقاء بشبكة ...
3 دروس حرائق الغابات لمدن الغابات بينما دمر ديكسي فاير مدينة جرينفيل التاريخية ، كاليفورنيا
3 دروس حرائق الغابات لمدن الغابات بينما دمر ديكسي فاير مدينة جرينفيل التاريخية ، كاليفورنيا
by بارت جونسون ، أستاذ هندسة المناظر الطبيعية ، جامعة أوريغون
اجتاح حريق هائل في غابة جبلية حارة وجافة مدينة جولد راش في جرينفيل ، كاليفورنيا ، في 4 أغسطس ، ...
يمكن للصين تحقيق أهداف الطاقة والمناخ التي تحد من طاقة الفحم
يمكن للصين تحقيق أهداف الطاقة والمناخ التي تحد من طاقة الفحم
by ألفين لين
في قمة المناخ للزعيم في أبريل ، تعهد شي جين بينغ بأن الصين "ستسيطر بصرامة على الطاقة التي تعمل بالفحم ...
المياه الزرقاء محاطة بالعشب الأبيض الميت
خريطة تتتبع 30 عامًا من الذوبان الشديد للثلوج في جميع أنحاء الولايات المتحدة
by ميكايلا ميس أريزونا
توضح خريطة جديدة لأحداث ذوبان الجليد الشديد على مدى الثلاثين عامًا الماضية العمليات التي تؤدي إلى الذوبان السريع.
طائرة تسقط مثبطات حريق حمراء على حريق غابة بينما ينظر رجال الإطفاء المتوقفون على طول الطريق إلى السماء البرتقالية
يتوقع النموذج اندلاع حرائق الغابات لمدة 10 سنوات ، ثم انخفاض تدريجي
by هانا هيكي يو. واشنطن
تتنبأ نظرة على مستقبل حرائق الغابات على المدى الطويل بحدوث انفجار أولي لنشاط حرائق الغابات لمدة عقد تقريبًا ، ...

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

مجلة أسبوعية يوميا الإلهام

مواقف جديدة - إمكانيات جديدة

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf سوق
حقوق التأليف والنشر © 1985 - 2021 إينيرسيلف المنشورات. كل الحقوق محفوظة.