22 अक्टूबर, 2007 को दोपहर में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो को स्थानीय उपयोगिता से एक आपातकालीन कॉल मिला। क्षेत्रीय वन्यजीवों ने बिजली लाइनों को क्षतिग्रस्त और निष्क्रिय कर दिया था और कैलिफोर्निया ग्रिड ऑपरेटर ने ऊर्जा संचरण आपातकाल की घोषणा की थी। सैन डिएगो गैस एंड इलेक्ट्रिक ने विश्वविद्यालय से ग्रिड से ड्राइंग की गई बिजली की मात्रा को कम करने के लिए कहा और, यदि संभव हो तो, अन्य उपयोगिता ग्राहकों द्वारा उपयोग के लिए बिजली पैदा करना शुरू करें।
यूसीएसडी के लिए स्ट्रेटेजिक एनर्जी इनिशिएटिव्स के निदेशक बायरन वाशोम कहते हैं कि 10 मिनट के भीतर, कैंपस ने पावर ग्रिड से 4 मेगावॉट की बिजली खींचने से लेकर उसे खिलाने तक का स्वांग रचा। "वह 7 मेगावाट सैन डिएगो गैस और इलेक्ट्रिक ग्रिड के बीच रेजर-पतला मार्जिन शेष था या ढह गया था।"
सैन डिएगो परिसर भाग में इतनी तेज़ी से प्रतिक्रिया करने में सक्षम था क्योंकि एक आधी सदी पहले इसके संस्थापकों ने एक आत्मनिर्भर बिजली आपूर्ति के लिए नींव रखने का फैसला किया था, या आज कौन से ऊर्जा विशेषज्ञ "माइक्रोग्रिड" कहते हैं, पहली संरचना पर खड़ा किया गया था। कैंपस 1962 में एक केंद्रीय बिजली संयंत्र था, जिसे स्कूल की इमारतों के लिए गैस-तापित बिजली के साथ-साथ जिला हीटिंग और शीतलन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। यह अपने आप में एक अकादमिक, या यहां तक कि एक कॉर्पोरेट परिसर के लिए असामान्य नहीं था। लेकिन पिछले कुछ वर्षों में, UCSD ने SDG & E के इलेक्ट्रिकल ग्रिड से बिजली संचारित करने के लिए बिजली की लाइनें स्थापित करने के अलावा स्टीम टर्बाइन, सौर फोटोवोल्टिक पैनल, ईंधन कोशिकाओं और ऊर्जा भंडारण को जोड़कर आत्मनिर्भरता प्राप्त की।
ये सभी संपत्ति अब एक परिष्कृत ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली के नियंत्रण में काम करती हैं, और कैंपस माइक्रोग्रिड विश्वविद्यालय को आवश्यकतानुसार बिजली का उत्पादन, भंडारण और प्रेषण करने में सक्षम बनाता है - अंततः परिसर में उपयोग की जाने वाली 92 प्रतिशत बिजली प्रदान करता है। यद्यपि विश्वविद्यालय सामान्य रूप से अपने लगभग 38-मेगावॉट लोड से मिलने के लिए एसडीजी और ई ग्रिड से बिजली खींचता है, यह ऑफ-कैंपस बिजली की समस्याओं या आउटेज की स्थिति में "द्वीप" मोड पर भी स्विच कर सकता है, अपनी सभी बिजली की जरूरतों को पूरा करता है। और जब बिजली सैन डिएगो में सेवारत मुख्य बिजली ग्रिड पर कम आपूर्ति में है, तो यूसीएसडी एसडीजी एंड ई को बिजली बेच सकता है।
2007 के आपातकालीन कॉल के जवाब में, विश्वविद्यालय ने 3-मेगावाट स्टीम टरबाइन को निकाल दिया और जलवायु नियंत्रण सेटिंग्स को समायोजित करके बिजली की मांग को कम कर दिया और बिजली के चिलरों के बजाय अत्यधिक कुशल थर्मल स्टोरेज टैंकों से अपने शीतलन प्रणाली के लिए ठंडा पानी खींचने के लिए स्विच किया। "माउस के दो क्लिक के साथ, हमारे नियंत्रण प्रणाली के साथ, हम परिसर में 4, 000 थर्मोस्टैट्स को बदल सकते हैं, " वाशोम कहते हैं।
यूसीएसडी और अन्य माइक्रोग्रिड ऑपरेटर 1870 के दशक से शुरू होने वाले कारखानों और शहर के केंद्रों में स्थापित छोटे प्रत्यक्ष विद्युत प्रणालियों पर एक आधुनिक टेक दे रहे हैं। उन शुरुआती प्रणालियों की तरह, इन नए डिजाइनों में लंबी दूरी की ट्रांसमिशन लाइनों और 20 सेंट शताब्दी पावर ग्रिड की विशेषता वाले दूरस्थ केंद्रीकृत बिजली स्टेशनों के बजाय स्थानीय पीढ़ी और बिजली का वितरण शामिल है। जिम रेली कहते हैं, "हम वर्तमान में [थॉमस] एडीसन के पावर ग्रिड में वापस आ रहे हैं, " जिनकी परामर्श कंपनी रीली एसोसिएट्स ने माइक्रोग्रिड ऑपरेशन पर ऊर्जा विभाग को सलाह दी है।
इस डिकंस्ट्रक्शन प्रवृत्ति की जड़ें 1990 के दशक के उत्तरार्ध में वापस आती हैं, जब अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने पावर ट्रांसमिशन और विश्वसनीयता में अनुसंधान शुरू करने का फैसला किया। यह कदम बिजली की गिरावट और छत के सौर पैनलों की आने वाली लहर और विकेंद्रीकृत बिजली उत्पादन के अन्य रूपों की प्रत्याशा के रूप में आया था। "हम उस समय वास्तव में 'माइक्रोग्रिड्स' की अवधारणा के प्रति नहीं थे, " माइक्रोग्रिड अनुसंधान के अग्रदूतों में से एक क्रिस मर्ने कहते हैं। स्थानीय रूप से ऊर्जा पैदा करने का विचार पुराना था। लेकिन इसने नियंत्रण और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रगति की और एक सच्चे माइक्रोग्रिड को सक्षम करने के लिए जो बड़े पावर ग्रिड से "द्वीप" के साथ बातचीत कर सकता था। कुछ वर्षों के भीतर, लॉरेंस बर्कले नेशनल लैबोरेटरी में मार्ने के अनुसंधान समूह ने कैलिफोर्निया ऊर्जा आयोग के लिए एक परियोजना में माइक्रोग्रिड की धारणा को औपचारिक रूप दिया।
यूसीएसडी के माइक्रोग्रिड - चपलता और आत्मनिर्भरता द्वारा प्रदान किए जाने वाले लाभ - अब ऊर्जा उपयोगकर्ताओं के बीच उच्च मांग में हैं, जो बिजली के अवरोधों की स्थिति में गंभीर परिणाम का जोखिम उठाते हैं, जैसे कि संवेदनशील प्रयोगशाला उपकरण चलाने वाले विश्वविद्यालय, हथियार नियंत्रण प्रणाली और डेटा सेंटर संभालने वाले सैन्य ठिकाने जानकारी के विशाल समूह। बर्कले लैब के ग्रिड इंटीग्रेशन ग्रुप से जून में सेवानिवृत्त हुए मार्ने कहते हैं, "यह ऐसी सुविधाएं हैं जो असामान्य रूप से उच्च-गुणवत्ता की शक्ति चाहते हैं, जहां हम इस समय अधिकांश कार्रवाई देखते हैं।"
हाल के वर्षों में चरम मौसम की घटनाओं, जैसे कि तूफान सैंडी, ने व्यापार, सैन्य और राजनीतिक नेताओं को संयुक्त राज्य में बिजली के बुनियादी ढांचे की नाजुकता की याद दिला दी है। "प्राकृतिक आपदाओं की बढ़ती आवृत्ति माइक्रोग्रिड और बैक-अप पावर समाधानों में एक मजबूत रुचि पैदा कर रही है, " ब्रायन केरी कहते हैं, जो अकाउंटेंसी फर्म प्राइसवाटरहाउसकूपर्स के लिए यूएस क्लीनटेक सलाहकार अभ्यास का नेतृत्व करते हैं, जिसे पीडब्ल्यूसी के रूप में जाना जाता है।
उदाहरण के लिए, यूएस फूड एंड ड्रग एडमिनिस्ट्रेशन के मुख्यालय में $ 71 मिलियन का माइक्रोग्रिड बनाया गया, जो कि क्षेत्रीय पावर ग्रिड के नीचे जाने पर तूफान सैंडी के दौरान और उसके बाद परिसर को बिजली की आपूर्ति करता था। मार्च 2011 में, सेंदाई शहर, जापान के तोहोकु फुकुशी विश्वविद्यालय के परिसर में स्थित सेंदाई माइक्रोग्रिड, ने तोहोकू भूकंप के बाद ग्राहकों को बिजली और गर्मी की आपूर्ति जारी रखी और सूनामी ने आसपास के क्षेत्र में आपूर्ति कम कर दी।
हालांकि रेजिस्टेंसी लंबे समय से महत्वपूर्ण बिजली भार के साथ सुविधाओं के लिए माइक्रोग्रिड की अपील के लिए महत्वपूर्ण है, ऊर्जा की कीमतों में बदलाव और प्रौद्योगिकी अग्रिम अब शहरों और पड़ोस के लिए माइक्रोग्रिड ला रहे हैं जो अपनी बिजली की आपूर्ति या क्लीनर ऊर्जा का स्थानीय नियंत्रण चाहते हैं, क्योंकि यह उनके लिए पेश नहीं किया गया है। उपयोगिता।
सौर फोटोवोल्टिक पैनलों की लागत अब 80 प्रतिशत से कम है, जो उन्होंने 2008 में किया था। कंसल्टिंग फर्म मैकिंसे एंड कंपनी ने भविष्यवाणी की है कि लिथियम आयन बैटरी की कीमतें 2020 तक 200 डॉलर प्रति किलोवाट-घंटे तक गिर सकती हैं, जो आज लगभग 500-600 डॉलर प्रति किलोवाट-घंटा है। माइक्रोग्रिड का निर्माण करने वाली सुविधाएं अपनी स्थानीय उपयोगिता से कम बिजली खरीदकर या कुछ मामलों में, आपूर्ति के तंग होने पर उपयोगिता को बिजली बेचकर भी साल भर पैसे बचा सकती हैं।
पीडब्ल्यूसी के केरी का कहना है, "अगर विश्वविद्यालय या अस्पताल वास्तव में बिजली के लिए वास्तविक समय के बाजार मूल्य निर्धारण के आधार पर बिजली बेच सकते हैं, तो यह महत्वपूर्ण लागत बचत हो सकती है।" "कीमतें नाटकीय रूप से स्विंग हो सकती हैं, 15 से 20 सेंट प्रति किलोवाट-घंटे से एकल अंक डॉलर प्रति किलोवाट-घंटे।"
यूसीएसडी के बायरन वाशोम के अनुसार, विश्वविद्यालय अपने बिजली बिलों पर प्रति माह $ 92, 000 बिजली की बचत करता है। एफडीए का कहना है कि इसका कैंपस माइक्रोग्रिड, ऊर्जा से संबंधित लागत में सालाना 11 मिलियन डॉलर की बचत करता है।
तेजी से परिपक्व हो रही तकनीक बेहतर एकीकरण और माइक्रोग्रिड घटकों के अनुकूलन को सक्षम कर रही है। उदाहरण के लिए, वाशोम नोट्स, जो सौर पूर्वानुमान उपकरणों में सुधार करते हैं, बैटरी को चार्ज या डिस्चार्ज करने पर कैंपस एनर्जी मैनेजमेंट सिस्टम को सूचित करते हैं। "हम बेहतर नियंत्रण प्रणाली देख रहे हैं जो एक माइक्रोग्रिड का प्रबंधन कर सकता है और साथ ही यह एक संपूर्ण सुविधा का प्रबंधन कर सकता है, " वे कहते हैं। "वहाँ नए उपकरणों की एक पूरी विविधता है जो आप अपनी आपूर्ति, अपनी मांग, अपने भंडारण और अपने आयात का प्रबंधन करने के लिए कैसे उभर रहे हैं।" जल्द ही, वाशोम कहते हैं, ऊर्जा प्रबंधक हर कुछ मिनटों में सिस्टम की संपत्ति की तत्परता का अनुमान लगा रहे होंगे। बदलती परिस्थितियों का जवाब।
हालांकि, प्रौद्योगिकी दौड़ आगे बढ़ती है, हालांकि, विशेषज्ञों का कहना है कि माइक्रोग्रिड को अपनाने में नई नीतियों की आवश्यकता है। मार्ने का कहना है कि राज्य और संघीय स्तर पर वर्तमान अमेरिकी नीतियां व्यक्तिगत ऊर्जा प्रौद्योगिकियों, जैसे कि सौर, पवन और ऊर्जा भंडारण को आगे बढ़ा रही हैं, लेकिन माइक्रोग्रिड जैसी जटिल प्रणालियों में इन प्रौद्योगिकियों की तैनाती के लिए अधिक समर्थन की आवश्यकता है।
पहले से ही, ऊर्जा विभाग ने नागरिक अनुप्रयोगों के लिए सैन्य माइक्रोग्रिड डिजाइनों को अनुकूलित करने के लिए स्थानीय और राज्य के अधिकारियों के साथ भागीदारी की है। न्यू जर्सी में, उदाहरण के लिए, जहां तूफान सैंडी ने सार्वजनिक पारगमन खटखटाया और कुछ निवासियों को एक सप्ताह या उससे अधिक समय तक बिजली के बिना छोड़ दिया, डीओई राज्य ट्रांजिट एजेंसी के साथ मिलकर एक माइक्रोग्रिड डिजाइन कर रहा है जो प्राकृतिक के दौरान बिजली से चलने वाली गाड़ियों को रखने में मदद करेगा आपदा।
ऊर्जा विभाग ने भविष्य के माइक्रोग्रिड्स के डिजाइन और संचालन के मार्गदर्शन के लिए मानकों को स्थापित करने में और अधिक सक्रिय भूमिका निभाने के लिए, साथ ही साथ मौजूदा बिजली के बुनियादी ढांचे के साथ उनके एकीकरण को भी शुरू किया है। यहां तक कि जो एक माइक्रोग्रिड बनाता है उसकी परिभाषा भी बदल रही है: यह पैमाने आने वाले वर्षों में 60 मेगावाट तक पहुंच सकते हैं। एजेंसी के विशेषज्ञों का एक समूह वाणिज्यिक-स्केल माइक्रोग्रिड प्रणाली के लिए एक योजना विकसित कर रहा है जो उत्सर्जन को कम करने और उत्सर्जन को कम करने और सिस्टम ऊर्जा दक्षता में सुधार करते हुए डीजल-संचालित बैकअप बिजली की आपूर्ति के लिए लागत से 98 प्रतिशत से अधिक आउटेज समय को कम करने में सक्षम है। 2020 तक कम से कम 20 प्रतिशत।
मानकीकरण, कैरी कहते हैं, परियोजना के विकास की प्रक्रिया को सुव्यवस्थित करना चाहिए, लागत को कम करना चाहिए और जोखिम का मूल्यांकन करना बैंकों के लिए आसान बनाकर वित्तपोषण तक पहुंच में सुधार करना चाहिए। "हर माइक्रोग्रिड के लिए विशेष इंजीनियरिंग होना जाहिर तौर पर एक बहुत महंगा प्रस्ताव है और उनकी तैनाती के लिए एक बड़ा बोझ है, " मारबे कहते हैं।
दिन के अंत में, माइक्रोक्रिड्स केंद्रीय बिजली उत्पादन और वितरण मॉडल को बनाए रखने की धमकी देते हैं जो एक सदी से अधिक समय से अमेरिकी बिजली प्रणाली पर हावी है, और नए मॉडल को अपनाने के लिए उपयोगिताओं को धीमा कर दिया गया है। "यूटिलिटीज माइक्रोग्रिड्स को अपनी राजस्व धाराओं के लिए एक खतरे के रूप में देखते हैं, " कैरी कहते हैं। फिर भी बिजली की आपूर्ति के लाभ जो पारंपरिक ग्रिड के साथ अलग हो सकते हैं या सिंक हो सकते हैं, एसडीजी और ई जैसी उपयोगिताओं पर तेजी से जीत हासिल कर रहे हैं। कैरी कहते हैं, "इससे उन्हें ग्रिड को अधिक स्थिर रखने की अनुमति मिलनी चाहिए।"
