По обяд на 22 октомври 2007 г. Калифорнийският университет в Сан Диего получи спешно повикване от местната комунална служба. Регионалните пожари бяха повредени и деактивирани електропроводи и операторът на мрежата в Калифорния обяви извънредно положение за предаване на енергия. San Diego Gas & Electric поиска от университета да намали количеството електроенергия, което черпи от мрежата, и по възможност да започне да генерира енергия за използване от други клиенти на комунални услуги.
В рамките на 10 минути, кампусът се завъртя от изтеглянето на 4 мегавата електричество от електропреносната мрежа до захранването му с 3 мегавата, казва Байрон Уосом, директор на стратегическите енергийни инициативи за UCSD. „Тези 7 мегавата бяха границата на бръснача между газовата и електрическата мрежа на Сан Диего, която остана или се срива.“
Кампусът в Сан Диего успя да реагира толкова бързо отчасти, защото половин век по-рано основателите му решиха да положат основите за самостоятелно захранване или това, което енергийните експерти днес наричат „микросетка“. Първата структура, издигната на кампус през 1962 г. е централна електроцентрала, проектирана да осигурява електричество с газ, както и централно отопление и охлаждане на сградите на училището. Това само по себе си беше и не е необичайно за академичен или дори корпоративен кампус. Но през годините UCSD спечели самодостатъчност чрез добавяне на парни турбини, слънчеви фотоволтаични панели, горивни клетки и съхранение на енергия, в допълнение към инсталирането на електропроводи за предаване на електричество към и от електрическата мрежа на SDG & E.
Всички тези активи сега работят под контрола на усъвършенствана система за управление на енергията и микросетичката в кампуса дава възможност на университета да генерира, съхранява и изпраща електроенергия според нуждите - в крайна сметка осигурява 92 процента от използваната електроенергия в кампуса. Въпреки че университетът обикновено черпи електроенергия от SDG & E мрежата, за да посрещне грубо 38-мегаватното си натоварване, той може също така да премине към „островен“ режим в случай на проблеми с електрозахранването или прекъсвания на електроенергията, които отговарят на всички собствени нужди от електроенергия. А когато електричеството има недостиг на главната електрическа мрежа, обслужваща по-голям Сан Диего, UCSD може да продава мощност на SDG & E.
В отговор на спешното повикване през 2007 г. университетът запали 3-мегаватна парна турбина и намали потреблението на енергия, като коригира настройките на климатичния контрол и премина към изтегляне на студена вода за охлаждащата си система от високоефективни резервоари за съхранение вместо електрически чилъри. „С две кликвания на мишката с нашата система за управление можем да променим 4000 термостата в кампуса“, казва Вашом.
UCSD и други оператори на микросетки предлагат модерно възприемане на малките системи за захранване с постоянен ток, инсталирани във фабрики и градски центрове, започващи през 1870-те. Подобно на тези ранни системи, тези нови проекти се отличават с местно производство и разпределение на електроенергия, а не от далекопроводи и отдалечени централизирани електроцентрали, характеризиращи енергийната мрежа на 20 век. "В момента деконструираме електропреносната мрежа, обратно към [Томас] Едисон", казва Джим Рейли, чиято консултантска компания Reilly Associates съветва Министерството на енергетиката относно работата на микросети.
Корените на тази тенденция за деконструкция се връщат в края на 90-те години на миналия век, когато Министерството на енергетиката на САЩ реши да започне да започне проучвания за предаване и надеждност на мощността. Този ход дойде като отговор на дерегулацията на електричеството и очакването на идващата вълна от слънчеви панели на покрива и други форми на децентрализирано производство на енергия. „По това време всъщност нямахме концепция за„ микросетки “, казва Крис Марнай, един от пионерите в изследването на микросетки. Идеята за генериране на енергия на местно ниво беше стара. Но беше необходим напредък в контролите и силовата електроника, за да се даде възможност на истинска микросетка, която може да взаимодейства с „остров“ от по-голямата захранваща мрежа. В рамките на няколко години изследователската група на Marnay в Националната лаборатория на Лорънс Беркли формализира понятието за микросетка в проект за Калифорнийската енергийна комисия.
Ползите, осигурени от микрорешетата на UCSD - ловкостта и самодостатъчността - сега са на високо търсене сред потребителите на енергия, които рискуват тежки последици в случай на прекъсване на електрозахранването, като университети, работещи с чувствително лабораторно оборудване, военни бази, поддържащи системи за контрол на оръжията и центрове за обработка на данни огромни пътеки от информация. „Това е съоръженията, които искат необичайно висококачествено захранване, където виждаме по-голямата част от действията в момента“, казва Марнай, който се пенсионира през юни от групата за интеграция на мрежата на Беркли.
Екстремните метеорологични събития през последните години, като ураганът Sandy, напомнят на бизнес, военни и политически лидери за нестабилността на електрическата инфраструктура в Съединените щати. „Нарастващата честота на природните бедствия предизвиква по-силен интерес към решенията за микроенергия и резервно захранване“, казва Брайън Кери, който ръководи консултантската практика на Cleantech в САЩ за счетоводна фирма PricewaterhouseCoopers, известна като PwC.
Микрорешета в размер на 71 милиона долара, построена в централата на Американската администрация по храните и лекарствата, например, доставя мощност в кампуса по време на и след урагана Санди, когато регионалната електрическа мрежа спадна. През март 2011 г. микросетката Sendai, разположена в кампуса на университета Тохоку Фукуши в град Сендай, Япония, продължи да доставя енергия и топлина на клиентите, след като опустошителното земетресение и цунами в Тохоку спря източниците на енергия в околния регион.
Докато устойчивостта отдавна е ключова за привлекателността на микросетките за съоръжения с критично натоварване на мощността, изместването на цените на енергията и напредъка на технологиите сега предлагат микросетки в обсега на градовете и кварталите, които искат местен контрол върху тяхното захранване или по-чиста енергия от предлаганата от тях полезност.
Соларните фотоволтаични панели сега струват 80 процента по-малко, отколкото през 2008 г. Консултантската фирма McKinsey & Company прогнозира, че цените на литиево-йонните батерии могат да паднат до $ 200 на киловатчас до 2020 г., от около $ 500 - $ 600 за киловатчас днес. Съоръженията, които изграждат микросетки, също могат да спестят пари година след година, като купуват по-малко електроенергия от тяхната местна комунална услуга или, в някои случаи, продават мощност на комуналната мрежа, когато снабдяването е слабо.
„Това може да бъде значителна икономия на разходи, ако университет или болница действително могат да продават мощност въз основа на пазарните цени за енергия в реално време, а не само по цената, която обикновено плащат“, казва Кери от PwC. „Цените могат да се разменят драстично, от 15 до 20 цента на киловатчас до едноцифрени долари за киловатчас.“
Според Байрън Вашиом от UCSD университетът спестява 800 000 долара на месец от сметките си за енергия, като генерира 92 процента от консумираната електроенергия. FDA твърди, че неговата микросетка в кампуса спестява на агенцията 11 милиона долара годишно в енергийни разходи.
Технологията за бързо съзряване дава възможност за по-добра интеграция и оптимизация на микросетките. Washom отбелязва, например, че подобрените инструменти за прогнозиране на слънчевата енергия информират системата за управление на енергията в кампуса кога да зарежда или разрежда батерии. "Свидетели сме на превъзходни системи за управление, които могат да управляват микросетка, както и тя да управлява цялото съоръжение", казва той. „Има много различни нови инструменти за това как управлявате доставките, търсенето, съхраняването и вноса си.“ Скоро, казва Вашиом, енергийните мениджъри ще оценяват готовността на активите на системата на всеки няколко минути, за да предвиждат или реагират на променящите се условия.
Въпреки че технологиите вървят напред, обаче, експертите твърдят, че са необходими нови политики за ускоряване на приемането на микросетки. Марнай казва, че настоящата политика на САЩ на държавно и федерално ниво напредва в отделните енергийни технологии, като например слънчева, вятърна и съхранение на енергия, но е необходима повече подкрепа за внедряването на тези технологии в сложни системи като микросетки.
Вече Министерството на енергетиката си партнира с местни и държавни служители, за да адаптира военни микросетки за граждански приложения. Например в Ню Джърси, където ураганът Санди носеше обществен транспорт и оставя някои жители без електричество в продължение на седмица или повече, DOE работи с държавната транзитна агенция, за да проектира микросетка, която да помогне за поддържането на влаковете с електрическо захранване по време на естествено движение бедствие.
Департаментът по енергетика също започна да играе по-активна роля в определянето на стандарти за ръководство за проектиране и експлоатация на бъдещи микросетки, както и за тяхното интегриране със съществуващата енергийна инфраструктура. Дори дефиницията за това, което прави микросетка се променя: мащабът може да достигне до 60 мегавата през следващите години. Група експерти от агенцията разработват план за комерсиална система с микрорешета, способна да намали времето за прекъсване с повече от 98 процента при цена, съпоставима с дизелово резервно захранване, като същевременно намалява емисиите и подобрява енергийната ефективност на системата от най-малко 20 процента до 2020 г.
Стандартизацията, казва Кери, трябва да оптимизира процеса на разработване на проекти, да намали разходите и да подобри достъпа до финансиране, като улесни банките да оценяват риска. „Наличието на специализиран инженеринг за всяка микросетка очевидно е много скъпо предложение и голяма тежест за тяхното внедряване“, казва Марнай.
В края на деня микросетките заплашват да използват централизирания модел за производство и разпределение, който доминира американската електрическа система повече от век, а комуналните услуги са бавни, за да приемат новия модел. „Комуналните услуги виждат микросетките като заплаха за техните потоци от приходи“, казва Кери. И все пак ползите от наличието на захранващи устройства, които могат да се разделят или синхронизират с традиционната мрежа според нуждите, все повече печелят от комунални услуги като SDG & E. Казва Кари: „Това трябва да им позволи да поддържат мрежата по-стабилна.“
