چهار دلیل برای اهمیت شبکه های توزیع تنظیم شده در آینده

یک دنیای کاملاً برقی‌شده و در عین حال خنثی از آب و هوا (climate-neutral) تنها در صورتی امکان‌پذیر است که شبکه های توزیع تنظیم شده به طور گسترده مورد بهره برداری قرار بگیرند. ترانسفورماتورهای توزیع تنظیم ولتاژ (VRDT) راهکار حفظ مقرون به صرفه بودن این ارتقا هستند.

وقتی صحبت از مبحث انتقال انرژی به میان می‌آید، معمولاً این پروژه‌های بزرگ هستند که در ذهن ما نقش می‌بندند: مزارع بادی عظیم در دریاهای آزاد، مزارع خورشیدی بیابانی به وسعت صدها یا حتی هزاران کیلومتر خطوط انتقال طولانی که برق سازگار با محیط زیست را به مراکز شهری می رسانند. درست است: چنین پروژه‌های بزرگی، زمانی ضروری هستند که نیروگاه های بزرگ‌مقیاس معمولی از شبکه خارج شوند. با این حال، بخش مهمی از انتقال انرژی در پایین‌ترین سطح ولتاژ یعنی شبکه های محلی انجام می‌شود.

تنها در آلمان حدود 560.000 شبکه محلی وجود دارد، در سراسر جهان احتمالاً بیش از میلیون‌ها شبکه وجود داشته باشد. ترانسفورماتورهای شبکه محلی تنظیم نشده هنوز تا حد زیادی استاندارد شبکه توزیع هستند و VRDTها استثنا هستند. اما این موضوع احتمالاً در آینده قابل پیش‌بینی، تغییر می‌کند، زمانی که برق کاملاً از منابع خنثی آب‌وهوایی تامین شود و تولید گرما و جابجایی نیز الکتریکی شوند (تولید گرمای منازل از برق و حضور گسترده خودروهای الکتریکی).

فرانکو پیزوتو، مدیر توسعه کسب‌و‌کار در رینهازن توضیح می‌دهد: “فیدرهای جدید و بارهای جدید باعث ادامه افزایش نوسانات ولتاژ ادامه خواهند شد و شبکه‌های محلی باید برای این وضعیت آماده باشند تا از قطعی‌های انبوه و نقض باند ولتاژ جلوگیری شود.” بنابراین برای کارشناسان شبکه توزیع 4 دلیل کلیدی وجود دارد که چرا VRDT ها اهمیت پیدا می‌کنند.

• 1. نوسانات همچنان در تمام سطوح شبکه افزایش می‌یابد

تغذیه ناپایدار از مزارع بزرگ بادی و خورشیدی، بارهای متناوبی را بر روی شبکه های فشار قوی و متوسط وارد می‌کند. این موضوع همچنین پیامدهایی بر روی شبکه های محلی دارد که عموما به طرز انعطاف ناپذیری به سطح شبکه بالاتر متصل می‌شوند. اگر نوسانات بزرگتری در آنجا به وجود بیاید، دامنه شبکه محلی که باند ولتاژ موجود +/- 10 درصد را با شبکه بالادستی مشترک است، نیز کاهش می‌یابد. VRDT ها سطح ولتاژ متوسط را از سطح ولتاژ پایین جدا می‌کنند، به همین دلیل است که باند ولتاژ دیگر نیازی به تقسیم شدن ندارد، بلکه برای هر سطح ولتاژ در دسترس است.

• 2. تمرکز زدایی در انرژی رو به گسترش است

مزارع بادی عظیم در خشکی و دریا و همچنین پارک های خورشیدی مقیاس‌بزرگ، به تنهایی نمی‌توانند این کار را انجام دهند. از یک سو در کشور پرجمعیتی مانند آلمان فضای کافی وجود ندارد و از سوی دیگر در چشم اندازها در میان مردم، یک عدم پذیرش برای مشارکت گسترده دیده می‌شود. راه حل، تولیدکنندگان کوچک محلی است که مصرف کننده نیز هستند. به عنوان مثال، نصب پنل های خورشیدی روی پشت بام و نمای خانه‌ها یا شرکت‌ها، پتانسیل زیادی را بدون نیاز به پاکسازی زمین جدید ایجاد می‌کند. بنابراین افزایش تولید پراکنده به سرعت در حال پیشروی است.

مطابق با اطلاعات انجمن صنعت انرژی خورشیدی اروپا، در پنج سال آینده، تعداد تاسیسات خورشیدی روی پشت بام در سراسر جهان 60 درصد افزایش خواهد یافت. بدون VRDT ها، خطوط جدید باید ایجاد شود. با VRDT ها، خطوط برق موجود را می توان تا حد زیادی مورد استفاده قرار داد. بنابراین استفاده از ترانسفورماتورهای توزیع تنظیم ولتاژ، دامنه گسترش شبکه‌های معمولی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد، که البته باز هم ضروری است.

“با VRDT ها، ظرفیت جذب شبکه های توزیع را می توان بدون گسترش شبکه دو تا چهار برابر افزایش داد.”

فرانکو پیزوتو، مدیر توسعه کسب‌و‌کار در گروه رینهازن

• 3. مصرف کنندگان جدید در شبکه های توزیع درگیر می‌شوند

از طرف دیگر، تولیدکنندگان جدید با مصرف‌کنندگان جدید مواجه می‌شوند که تعامل عرضه و تقاضا را بیشتر به هم می‌ریزد. تعداد خودروهای الکتریکی هنوز قابل کنترل است، اما سرعت رشد آنها بسیار بالا است. اما وقتی تعداد بیشتری از مردم با برق رانندگی کرده و عصرها باطری‌های خود را در خانه شارژ می‌کنند، مصرف به شدت افزایش می‌یابد. در نتیجه ولتاژ پایین در عصرها نیز کاهش می‌یابد. یکی دیگر از فناوری‌های کلیدی انتقال انرژی که منجر به بار اضافی می شود: پمپ‌های حرارتی. به جای سوخت های فسیلی، گرما از طریق برق تولید می شود. شبکه های توزیع تنظیم شده نیز باید با این بارهای جدید کنار بیاید. VRDT ها همچنین در اینجا کمک می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ با وجود افزایش بار کمتر از مقادیر مجاز نمی‌شود.

استفاده گسترده VRDT ها در استرالیا

• 4. پیچیدگی شبکه ها و همراه با آن نیاز به راه حل های دیجیتال در حال افزایش است

در شبکه محلی در واقع چه اتفاقی می افتد؟ در حالی که شبکه ولتاژ فوق قوی، نظارت و کنترل بسیار دقیق می‌شود، اپراتورها اطلاعات بسیار کمی در مورد وضعیت دقیق شبکه های توزیع محلی دارند. تا حالا این کار ضروری نبود. اما اگر به دلیل حضور تامین‌کنندگان و مصرف‌کنندگان جدید پیچیدگی افزایش یابد، نمی‌تواند به همین شکل باقی بماند. شبکه‌های محلی باید هوشمند شوند و سنسورها باید داده‌های مربوط به وضعیت دقیق عملیاتی را جمع‌آوری کنند. اما اطلاعات جمع‌آوری شده از این طریق تنها در صورتی مفید خواهد بود که اپراتورها نیز بتوانند مداخله کنند. و اینجاست که VRDT ها دوباره وارد عمل می شوند: آنها به صورت دیجیتالی متصل هستند و نه تنها اطلاعات ارزشمندی از وضعیت را ارائه می دهند، بلکه اپراتور را قادر می‌سازند تا فعالانه بر رویدادهای شبکه تأثیر بگذارد.

منبع: Four reasons why regulated distribution grids are the future