Lost in Transmission: A világ legnagyobb gépének frissítésre van szüksége

Katherine Worden, a Stanfordi Jogi Iskola jogi gyakornoka.

transmission

Amerika hálózata több mint 7700 erőműből áramot szállít 707 000 mérföld magasfeszültségű vezetéken keresztül, és több millió mérföldnyi kisfeszültségű vezetéken és transzformátoron keresztül ügyfelek millióinak. Lenyűgöző gép, de más 20. századi korai technológiákhoz hasonlóan újraindításra vár. Évente több százmilliárd kilowattóra villany veszik el otthonainkba és vállalkozásainkba, de szerencsére megoldások állnak rendelkezésre.

Az amerikai hálózat elveszíti az átviteli és elosztási úton előállított összes villamos energia körülbelül 5 százalékát - ez mind a hét közép-amerikai ország négyszeres áramellátásához szükséges. Külön-külön, a hálózati torlódások, mint a forgalmi torlódások, pazarláshoz vezetnek, és évente körülbelül 6 milliárd dollárba kerülnek a fogyasztóknak magasabb energiaszámlákkal. Ugyanakkor sok távvezeték kihasználatlan, még csúcsidőben is.

Vannak azonban módok a hálózat hatékonyságának javítására. A fejlett átviteli technológiák segíthetnek optimalizálni az áram áramlását a rendszerben, csakúgy, mint a valós idejű navigációs alkalmazások segítik a járművezetőket a zsúfolt utak tárgyalásában. Az újabb technológiák csökkenthetik az átvitel során elvesztett villamos energiát, pénzt takaríthatnak meg a fogyasztóknak, csökkenthetik a szennyezést azáltal, hogy csökkentik a termelni kívánt villamos energia mennyiségét, és több kibocsátásmentes energiát segítenek a hálózatunkban.

Javíthatjuk a rács alkatrészeinek hatékonyságát

Az egyik probléma az, hogy a közművek tovább építik az átvitelt régi technológiájú vezetékekkel, amelyek túl sok energiát elvezetnek (ami elveszik, amikor a hő kisugárzik a levegőbe). De a ma kapható modern vezetékek, amelyek szénszálas magokat használnak, és szorosabban csomagolják egymáshoz a vezető fémet, könnyebbé, erősebbé és hatékonyabbá teszik őket.

Hagyományos alumíniumvezetékes acélerősítésű kábel (balra) és nagy kapacitású, alacsony meredekségű alumíniumvezető kompozit magkábel könnyű kompozit maggal és kompakt trapéz alakú alumíniumszálakkal (jobbra). Forrás Wikipedia.

Texasban ezek az új vezetők, amelyek több mint 240 mérföld átvitelt telepítettek, 40 százalékkal csökkentették az áramveszteséget, és csaknem megduplázták a távvezetékek teherbírását. Míg a modern vezetékek többe kerülnek, az energiamegtakarítás meghaladja az érte fizetett energiát - a fogyasztók csak az első évben becsült 30 millió dollárt spóroltak meg az alacsonyabb vezetékveszteségektől, és ugyanannyi szén-dioxid-szennyezést csökkentettek évente 34 000 autó kipufogócsöveiből.

A jobb információkhoz való hozzáférés elősegítheti a hálózat hatékonyabb kezelését

A fejlett megfigyelési technológiák, például a szinkronfázis-technológiák, valós idejű információkat szolgáltatnak az egész hálózaton. A szinkrofázisok a feszültség, az áram és a frekvencia szinkronizált mérései a hálózat különböző pontjain. Így hozzájárulhatnak a hálózat megbízhatóságának javításához, a költségek csökkentéséhez, a megújuló energiaforrások integrálásának megkönnyítéséhez, valamint a hálózat tervezéséhez és a beruházási döntésekhez.

Kansasban, ahol az állam villamos energiájának körülbelül 36 százaléka szélből származik, a hálózatüzemeltetők dinamikus vonalvezetéseket (vagy határértékeket) használnak, amelyek lehetővé teszik a vonalak környezeti viszonyainak figyelemmel kísérését a vonali kapacitás növelése érdekében. A hűvösebb vezetékek biztonságosan képesek több villamos energiát szállítani, a melegebb vezetékek kevesebbet, de valós idejű információk hiányában a távvezetékeknek rögzített korlátot szabnak a szállítható villamos energia mennyiségére. A távfelügyelet segíthet több szélenergiát beépíteni a hálózatba, mert a szélhatárok növelhetők, hogy tükrözzék a szél hűtőhatását. Ennek során kevesebb szélenergiát kellene tárcsázni (vagy korlátozni) a nem megfelelő átvitel miatt.

Az újabb technológia segíthet a villamos energia közvetlen áramlásában a hálózati kapacitás jobb kihasználása érdekében

Azok a technológiák, amelyek a villamos energiát a túlterhelt vezetékek elől az alulhasznált vezetékek felé irányítják, csökkenthetik a vezetékek torlódásait, hogy nagyobb kapacitást nyerjenek a meglévő infrastruktúrából, ezáltal csökkentve a megújuló energiatermelés korlátozását. Az átviteli topológia optimalizálása szoftvereket és meglévő nagyfeszültségű megszakítókat használ az áramlás átirányítására a túlterhelt vagy túlterhelt átviteli elemek körül. Ez a „vonalváltás” akár 40 százalékkal is csökkentheti a megújuló energia visszaszorítását. Hasonlóképpen, az áramlásszabályozó technológia (az eszközöket a túlterhelt és az alulhasználott vezetékek felé irányítják át az energiát) segíthet több megújuló energiát beépíteni a meglévő hálózatba az új hálózati kapacitás kiépítésének költségeinek töredékével.

Az ösztönzőket össze kell hangolni a hatékonyság javításával és az innováció ösztönzésével

Évtizedek óta az elektromos hálózat üzemeltetői és szabályozói biztosítják annak megbízhatóságát - ami kritikus fontosságú - azáltal, hogy marad a kipróbált és igaz. De a megbízhatóságnak nem kell az innováció rovására mennie, és az innováció javíthatja a megbízhatóságot. Mivel éghajlatunk továbbra is meleg, a szélsőséges viharok és áradások egyre inkább veszélyeztetik a villamosenergia-átviteli és -elosztási rendszereket. Az újabb átviteli technológiák segíthetnek az éghajlatváltozás okainak és hatásainak kezelésében.

A szövetségi és állami szabályozók, a hálózatüzemeltetők, a közművek és a törvényhozók számos dolgot tehetnek a hálózatunk korszerűsítésének ösztönzésére - a költségek és a szennyezés csökkentésére.

Befektetési ösztönzők. A Szövetségi Energiaszabályozási Bizottság (FERC) szabályozza, hogy a szállítási közszolgáltatók hogyan keresnek pénzt, ami általában azt jelenti, hogy a közüzemi szolgáltatók megtérülnek az ügyfelektől annak százaléka alapján, hogy mennyit költöttek tőkeberuházásokra, például az átviteli kiépítésre. (Ez a szolgáltatásköltség-szabályozás néven ismert.) Így minél több közüzemi összeget költenek minősített beruházásokra, annál több pénzt keresnek. A 2005. évi energiapolitikai törvény előírta a FERC számára, hogy ösztönzőket hozzon létre bizonyos minősített átviteli projektek számára a fejlett átviteli technológiák bevezetésének ösztönzése érdekében. Míg a FERC ilyen ösztönzőket hozott létre a 679. megrendelésben, és több tucat pályázatot hagyott jóvá, ezek az ösztönzők nagyrészt a hálózat bővítésére és kevésbé a meglévő hálózat optimalizálására összpontosultak.

Bár az FERC azóta az ösztönző kérdés felülvizsgálata után sokkal korlátozóbb megközelítést alkalmazott, nem hozott létre olyan mechanizmust, amely megfelelően ösztönzi az itt tárgyalt technológiákat. A FERC-nek további finomításokat kell fontolnia annak biztosítása érdekében, hogy a meglévő infrastruktúra hatékonyságának javítását bevált, költséghatékony eszközöknek megfelelően díjazzák.

Hatékonysági előírások. Csak 2015-ben az Energiaügyi Minisztérium (DOE) több mint 60 termékkategóriára kiterjedő energiahatékonysági normái mintegy 80 milliárd dollárral csökkentették az országos energiaszámlát. De az elosztó transzformátorok jelenleg az egyetlen átviteli technológia típusa, amelyre a DOE készülék- és felszerelési szabványai vonatkoznak. A DOE szabványok hatókörének kibővítése (amelyek olyan készülékekre vonatkoznak, mint a légkondicionálók és a kemencék) a hatékonyság javításának egyik módja lehet, de a szabványoknak valószínűleg figyelembe kellene venniük az éghajlat és a természeti katasztrófák kihívásainak regionális különbségeit, amelyek befolyásolják a legjobban megfelelő átviteli technológia típusát egy adott régió számára. A szabványoknak azt is figyelembe kellene venniük, hogy az összekapcsolt hálózat egyik elemének hatékonyságának javítása hogyan javítaná a rendszer általános hatékonyságát.

Az átviteli rendszer egyes részein túlra néző, az egész rendszert átfogó szabvány megfelelő ösztönzést és rugalmasságot kínálhat az átvitelt birtokló közmű számára a legkevésbé hatékony alkatrészek felkutatásához és a legköltséghatékonyabb megoldások megtalálásához a szabvány teljesítéséhez. A légszennyezés korlátozása érdekében például az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége) az erőművekre és a járművekre vonatkozó kibocsátási normákat állapít meg ahelyett, hogy speciális kibocsátáscsökkentő technológiákat igényelne. Ez a rugalmasság ösztönözheti az innovációt, valamint a technológia átvételét.

A szabályozási rendszer megváltoztatása. A jelenlegi szabályozási folyamatnak többet kell tennie annak érdekében, hogy a közszolgáltatókat korszerű és hatékony átviteli technológiák alkalmazására ösztönözzék. Az egyik megoldás az, ha a villamos energia államközi mozgását felügyelő FERC és az állami közüzemi bizottságok fontolóra veszik azokat az előnyöket a fogyasztók számára, amelyeket a hatékonyabb technológiák kínálhatnak az átviteli sebességgel kapcsolatos eljárásokban és a jóváhagyások elhelyezésében. A szabályozók megkövetelhetik az új infrastruktúra kiépítésére törekvő közszolgáltatóktól annak bizonyítását, hogy legalább költséghatékony és hatékonyabb technológiákat fontolóra vettek. A másik az, hogy a rendszert úgy kell megváltoztatni, hogy közvetlenül megjutalmazza a közműveket az előre meghatározott eredmények, például a hatékonyság vagy a megfizethetőség elérése érdekében, ahelyett, hogy lehetővé tenné számukra a felmerülő költségek megtérülését. A teljesítményalapú szabályozásként ismert ilyen rendszert már megvalósították az Egyesült Királyságban, valamint számos államban, köztük New Yorkot az Energy Vision megreformálása kezdeményezés részeként.

Megvannak a technológiák, amelyek meglévő hálózatunkat erősebbé, tisztábbá és hatékonyabbá teszik. Olyan szabályozási struktúrával, amely lehetővé teszi a közüzemi szolgáltatóknak és a hálózatüzemeltetőknek, hogy alkalmazzák ezeket a fejlesztéseket, a modern átviteli technológiák manapság több, megbízhatóan és költséghatékonyan több tiszta energiát juttathatnak el több emberhez.