2007年10月22日の正午、カリフォルニア大学サンディエゴ校は、地元の公益企業から緊急電話を受けました。 地域の山火事により送電線が損傷し、無効になったため、カリフォルニアの送電網事業者はエネルギー伝送の緊急事態を宣言しました。 サンディエゴ・ガス・アンド・エレクトリックは、大学から送電網から引き出される電力量を削減し、可能であれば他の公益事業の顧客が使用するための発電を開始するように要請しました。
UCSDの戦略的エネルギーイニシアチブのディレクターであるByron Washom氏は、キャンパスは電力グリッドから4メガワットの電力を供給してから3メガワットを供給するまでに10分以内に揺れ動いたと言います。 「その7メガワットは、サンディエゴのガスと電気のグリッドが非常に薄いままであり、崩壊している」
サンディエゴのキャンパスは、半世紀前に創業者が自給自足の電力供給、または今日のエネルギーの専門家が「マイクログリッド」と呼ぶものの基礎を築くことを決めたため、非常に迅速に対応できました。 1962年のキャンパスは、学校の建物に地域の冷暖房と同様にガス火力を供給するために設計された中央発電所でした。 それはそれ自体であり、アカデミック、あるいは企業のキャンパスにとっても珍しいことではありません。 しかし、長年にわたって、UCSDは蒸気タービン、太陽光発電パネル、燃料電池、エネルギー貯蔵を追加し、SDG＆Eの送電網と電気をやり取りする送電線を設置することで自給自足を獲得しました。
これらの資産はすべて、洗練されたエネルギー管理システムの制御下で動作し、キャンパスのマイクログリッドにより、大学は必要に応じて電力を生成、貯蔵、配給できるようになります。 大学は通常、約38メガワットの負荷を満たすためにSDG＆Eグリッドから電力を引き出しますが、学外の電力の問題や停電が発生した場合は、「島」モードに切り替えて、独自の電力ニーズをすべて満たすことができます。 また、サンディエゴの主要都市の主要な送電網で電力が不足している場合、UCSDはSDG＆Eに電力を販売できます。
2007年の緊急コールに対応して、大学は3メガワットの蒸気タービンを始動し、空調制御設定を調整することで電力需要を削減し、電気チラーの代わりに高効率の蓄熱タンクから冷却システムの冷水を引き出すように切り替えました。 「マウスを2回クリックするだけで、制御システムを使用して、キャンパス内の4, 000のサーモスタットを変更できます」とWashom氏は言います。
UCSDおよびその他のマイクログリッド事業者は、1870年代から工場や市の中心部に設置された小型の直流電源システムを最新のものにしています。 これらの初期のシステムと同様に、これらの新しい設計は、20世紀の電力網を特徴付ける長距離送電線や遠隔集中発電所ではなく、局所的な発電と配電を特徴としています。 「現在、[Thomas] Edisonに戻って電力網を解体しています」と、ジムライリーのコンサルタント会社Reilly Associatesは、エネルギー省にマイクログリッドの運用について助言しています。
この解体の傾向のルーツは、1990年代後半にさかのぼります。1990年代後半、米国エネルギー省は送電と信頼性に関する研究を開始することを決定しました。 この動きは、電力規制緩和への対応と、屋上ソーラーパネルやその他の分散型発電の波の到来を見込んで来ました。 「当時、私たちには「マイクログリッド」という概念自体はありませんでした」とマイクログリッド研究の先駆者の一人であるクリス・マーネイは言います。 ローカルにエネルギーを生成するという考えは古いものでした。 しかし、制御とパワーエレクトロニクスの進歩により、より大きな電力網と相互作用し、その島から「島」になる真のマイクログリッドを実現することができました。 数年以内に、ローレンスバークレー国立研究所のMarnayの研究グループは、カリフォルニアエネルギー委員会のプロジェクトにおけるマイクログリッドの概念を公式化しました。
UCSDのマイクログリッドによって提供される利点-敏and性と自給自足-は、敏感なラボ機器を運用している大学、武器制御システムを保持している軍事基地、データセンターの取り扱いなど、停電時に深刻な結果を招く可能性のあるエネルギーユーザーの間で高い需要があります膨大な情報。 「現時点でほとんどのアクションが見られるのは、異常に高品質の電力を必要とする施設です」と、6月にバークレーラボのGrid Integration Groupを退職したMarnay氏は言います。
ハリケーンサンディなどの近年の極端な気象現象は、ビジネス、軍事、政治の指導者に、米国の電力インフラストラクチャの脆弱性を思い起こさせてきました。 「自然災害の頻度が増えているため、マイクログリッドとバックアップ電源ソリューションへの関心が高まっています」と、PwCとして知られる会計会社PricewaterhouseCoopersの米国クリーンテックアドバイザリー業務を率いるブライアンキャリーは言います。
たとえば、米国食品医薬品局の本部に建設された7100万ドルのマイクログリッドは、地域の送電網がダウンしたハリケーンサンディ中およびその後にキャンパスに電力を供給しました。 2011年3月、東北地方太平洋大学のキャンパス内にある仙台マイクログリッドは、東北地方太平洋沖地震と津波による壊滅的な被害を受けた後、周辺地域全体に電力と熱を供給し続けました。
弾力性は重要な電力負荷のある施設のマイクログリッドの魅力の鍵であるが、エネルギー価格の変化と技術の進歩により、電力供給のローカル制御またはクリーンエネルギーを必要とする都市や地域のマイクログリッドが手近になった。ユーティリティ。
太陽光発電パネルの価格は、2008年よりも80％低くなりました。コンサルティング会社McKinsey＆Companyは、リチウムイオン電池の価格は、2020年までに1キロワット時あたり200ドルに低下すると予測しています。 マイクログリッドを構築する施設は、地元の公益事業から購入する電力を減らすことにより、また場合によっては供給が不足しているときに公益事業に電力を販売することにより、毎年お金を節約できます。
「大学や病院が、通常支払う価格だけでなく、電力のリアルタイム市場価格に基づいて実際に電力を販売できる場合、大幅なコスト削減になります」とPwCのキャリーは言います。 「価格は、1キロワット時あたり15〜20セントから、1キロワット時あたり1桁のドルまで、劇的に変動します。」
UCSDのByron Washomによると、大学は、消費する電力の92％を生成することにより、電力料金を月額800, 000ドル節約しています。 FDAは、キャンパスのマイクログリッドにより、エネルギー関連コストを年間1, 100万ドル節約できると述べています。
急速に成熟する技術により、マイクログリッドコンポーネントの統合と最適化が改善されています。 たとえば、Washomは、改良された太陽予測ツールがキャンパスのエネルギー管理システムにバッテリーの充電または放電のタイミングを通知することを指摘しています。 「マイクログリッドと施設全体を管理できる優れた制御システムを目の当たりにしています」と彼は言います。 「供給、需要、貯蔵、輸入を管理する方法については、まったく新しいツールが登場しています。」まもなく、Washomによると、エネルギー管理者は、数分ごとにシステムの資産の予測可能性を評価します。変化する条件に対応する。
しかし、技術は進歩していますが、マイクログリッドの採用を早めるには新しいポリシーが必要であると専門家は言います。 マーネイ氏によると、州および連邦レベルでの現在の米国の政策は、太陽光、風力、エネルギー貯蔵などの個々のエネルギー技術を推進しているが、マイクログリッドなどの複雑なシステムでこれらの技術を展開するには、さらなるサポートが必要だという。
すでに、エネルギー省は地方および州の役人と提携して、民間の用途に軍事マイクログリッド設計を適合させています。 たとえば、ニュージャージー州では、ハリケーンサンディが公共交通機関をノックアウトし、一部の居住者に1週間以上電力を供給していなかったため、DOEは州の交通機関と協力して、自然の中で電動列車を走らせ続けるのに役立つマイクログリッドを設計しています災害。
エネルギー部は、将来のマイクログリッドの設計と運用、および既存の電力インフラストラクチャとの統合を導くための基準を設定する上で、より積極的な役割を果たし始めました。 マイクログリッドを構成するものの定義でさえも変化しています。今後数年で規模が60メガワットにも達する可能性があります。 エージェンシーの専門家グループは、排出量を削減し、システムのエネルギー効率を改善すると同時に、ディーゼル駆動のバックアップ電源に匹敵するコストで停止時間を98％以上削減できる商業規模のマイクログリッドシステムの計画を策定しています。 2020年までに少なくとも20％。
キャリー氏によると、標準化は、銀行がリスクを評価しやすくすることにより、プロジェクト開発プロセスを合理化し、コストを削減し、資金調達へのアクセスを改善する必要があります。 「すべてのマイクログリッドに特化したエンジニアリングを行うことは、明らかに非常にコストのかかる提案であり、展開に大きな負担となります」とMarnay氏は言います。
結局のところ、マイクログリッドは、1世紀以上にわたって米国の電力システムを支配してきた集中型の発電および配電モデルをひっくり返す恐れがあり、電力会社は新しいモデルの採用を遅らせてきました。 「電力会社は、マイクログリッドを収益の流れに対する脅威と見なしています」とキャリーは言います。 それでも、必要に応じて従来のグリッドと分離または同期できる電源を持つことの利点は、SDG＆Eのようなユーティリティにますます勝っています。 「グリッドをより安定に保つことができるようにする必要があります」とキャリーは言います。
