10 anni di innovazione leader nei sistemi energetici

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Approfondisci 10 innovazioni del primo decennio della struttura di integrazione dei sistemi energetici di NREL

Il giorno in cui è nato, nel settembre 2013, lo strumento per l’integrazione dei sistemi energetici (ESIF), aveva già fatto la storia. Una meraviglia architettonica, il design dei fondi SIE corrispondeva alla scienza che avrebbe caratterizzato la struttura: scienza del sistema energetico che attraversa domini, infusa di dati e radicalmente efficiente. Costruito accanto a colate laviche risalenti a 600 milioni di anni fa ai margini del South Table Mountain Campus del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, l'ESIF è diventato un laboratorio vivente in cui la ricerca, l'edificio e le sue attrezzature coevolvono.

Negli ultimi 10 anni, i fondi SIE del NREL hanno incubato tecnologie cruciali per l’energia pulita e hanno preparato il mondo a integrare tali tecnologie. I fondi SIE e il loro personale hanno aiutato le comunità e i paesi a raggiungere quantità record di energia rinnovabile e le aziende a esplorare le potenzialità innovative dell’integrazione energetica.

In quanto strumento utilizzatore, i fondi SIE hanno sostenuto un flusso continuo di strette collaborazioni. Partner di diverse dimensioni e portata hanno progettato soluzioni nell'ecosistema dei fondi SIE, hanno sfruttato i dati e gli strumenti computazionali dei fondi SIE per catalizzare le scoperte o hanno letteralmente spostato il proprio personale e le proprie operazioni tra le attrezzature per la ricerca e lo sviluppo ad accesso completo. Ora, poiché i fondi SIE uniscono le loro capacità con il Flatirons Campus di NREL per formare la piattaforma di ricerca avanzata sui sistemi energetici integrati (ARIES) di livello mondiale, il marchio ESIF di ricerca integrata sarà ulteriormente elevato.

Per ricordare e celebrare alcuni dei risultati più duraturi dei fondi SIE negli ultimi dieci anni, il seguente elenco, senza un ordine particolare, riassume 10 progressi che ne rappresentano pienamente l'unicità, la lungimiranza e la continua importanza. Con questi risultati, è difficile immaginare dove sarebbe l’energia rinnovabile senza i fondi SIE.

Uno dei primi partner dei fondi SIE è arrivato con un problema che si è rivelato complicato. La Hawaiian Electric Company ha dovuto affrontare e richiedere urgentemente nuovi controlli sicuri per gli inverter, dispositivi che collegano l'energia rinnovabile alla rete. Gli ingegneri dell'ESIF hanno simulato il sistema hawaiano in laboratorio, completo di inverter nel circuito, per consigliare i controlli giusti per stabilizzare la tensione di rete. Questi risultati sono diventati un manuale per altre isole che vogliono ridurre la loro dipendenza dal carburante importato.

Incontra il Laboratorio nazionale per le energie rinnovabili degli inverter - NREL | (Youtube)

Era solo l'inizio. Un lavoro quasi identico continua oggi, solo più grande. Ora gli ingegneri si chiedono: “Come possiamo gestire un sistema con risorse basate al 100% su inverter?”, un obiettivo possibile solo grazie a esperimenti ESIF progressivamente avanzati. L'ESIF ha contribuito a stabilire gli attuali standard degli inverter per l'interconnessione alla rete e successivamente ha contribuito alla realizzazione di un prodotto vincitore del premio R&D 100 che configura i setpoint degli inverter per semplificare le applicazioni solari sui tetti. Quando un'azienda elettrica della California ha implementato lo strumento per tenere il passo con l'interesse per l'energia solare sui tetti, ha iniziato a elaborare le richieste in pochi minuti anziché in settimane. Anche il design moderno dei microinverter deve parte del merito ai primi progetti dei fondi SIE.

Per 10 anni, l’ESIF ha consentito ai ricercatori di progettare e implementare controlli di inverter in simulazioni iperreali. Questa capacità è più richiesta che mai e ARIES estende le capacità di convalida dei fondi SIE a nuove possibilità fisiche e virtuali.

Uno dei primi visitatori dei fondi SIE ricorderebbe un CUBO futuristico e trasparente contenente un sistema mobile per la formazione di una microgriglia adatto alle emergenze o agli avamposti militari; e un banco di prova per la cucina, dove i controlli degli elettrodomestici si sono evoluti in un pluripremiato software per la casa intelligente. Si trattava di progetti esplorativi per una nuova dimensione dei sistemi energetici: la controllabilità ai margini della rete.

La microrete di Borrego Springs può connettersi a un impianto solare di terze parti per alimentare la città. Foto per gentile concessione della San Diego Gas & Electric Company, tramite NREL.