Tangu mwishoni mwa karne ya 19, mifumo ya usambazaji umeme (mara nyingi huitwa gridi) imekuwa chanzo kikuu cha umeme ulimwenguni.Wakati gridi hizi zinaundwa, hufanya kazi kwa urahisi kabisa - kuzalisha umeme na kutuma kwa nyumba, majengo, na popote kuna haja ya umeme.
Lakini mahitaji ya umeme yanapoongezeka, gridi ya taifa yenye ufanisi zaidi inahitajika.Mifumo ya kisasa ya usambazaji wa nishati ya "gridi mahiri" inayotumika sasa ulimwenguni kote inategemea teknolojia ya hali ya juu ili kuongeza ufanisi.Karatasi hii inachunguza ufafanuzi wa gridi mahiri na teknolojia muhimu zinazoifanya kuwa mahiri.
Niniteknolojia ya gridi ya smart?
Gridi mahiri ni miundombinu ya usambazaji wa nishati ambayo hutoa mawasiliano ya njia mbili kati ya watoa huduma na wateja.Teknolojia za kidijitali zinazowezesha teknolojia ya gridi mahiri ni pamoja na vitambuzi vya nishati/sasa, vifaa vya kudhibiti, vituo vya data na mita mahiri.
Baadhi ya gridi mahiri ni nadhifu kuliko zingine.Nchi nyingi zimezingatia juhudi nyingi katika kubadilisha gridi za usambazaji zilizopitwa na wakati hadi gridi mahiri, lakini mabadiliko hayo ni magumu na yatachukua miaka au hata miongo.
Mifano ya teknolojia mahiri za gridi na vijenzi mahiri vya gridi
Smart Meters - Mita mahiri ni hatua ya kwanza katika kujenga gridi mahiri.Mita mahiri hutoa data ya matumizi ya nishati kwa wateja na wazalishaji wa huduma.Hutoa matumizi ya nishati na maelezo ya gharama ili kuwatahadharisha watumiaji kupunguza upotevu wa nishati na kusaidia watoa huduma kuboresha mizigo ya usambazaji kwenye gridi ya taifa.Mita mahiri kwa ujumla hujumuisha mifumo midogo mitatu: mfumo wa nishati ya kupima matumizi ya nishati, kidhibiti kidogo cha kudhibiti teknolojia ndani ya mita mahiri, na mfumo wa mawasiliano wa kutuma na kupokea data ya matumizi/kuamuru.Kwa kuongeza, baadhi ya mita mahiri zinaweza kuwa na nguvu mbadala (wakati njia kuu ya usambazaji iko chini) na moduli za GSM kubainisha eneo la mita kwa madhumuni ya usalama.
Uwekezaji wa kimataifa katika mita mahiri umeongezeka maradufu katika muongo uliopita.Mnamo mwaka wa 2014, uwekezaji wa kila mwaka wa kimataifa katika mita mahiri ulikuwa $11 milioni.Kulingana na Statista, uwekezaji wa kimataifa wa mita mahiri hufikia dola milioni 21 kufikia 2019, kwa kuzingatia ufanisi wa mfumo unaopatikana kutokana na kutekeleza mita mahiri.
Swichi za kudhibiti upakiaji mahiri na vibao vya usambazaji - Ingawa mita mahiri zinaweza kutoa data ya wakati halisi kwa watoa huduma, hazidhibiti usambazaji wa nishati kiotomatiki.Ili kuboresha usambazaji wa nishati wakati wa vipindi vya matumizi ya kilele au katika maeneo mahususi, huduma za umeme hutumia vifaa vya kudhibiti nishati kama vile swichi mahiri za kudhibiti upakiaji na ubao.Teknolojia hii huokoa kiasi kikubwa cha nishati kwa kupunguza usambazaji usio wa lazima au kudhibiti kiotomatiki mizigo ambayo imevuka muda unaoruhusiwa wa matumizi.Ili kuboresha usambazaji wa nishati wakati wa vipindi vya matumizi ya kilele au katika maeneo mahususi, huduma za umeme hutumia vifaa vya kudhibiti nishati kama vile swichi mahiri za kudhibiti upakiaji na ubao.Teknolojia hii huokoa kiasi kikubwa cha nishati kwa kupunguza usambazaji usio wa lazima au kudhibiti kiotomatiki mizigo ambayo imevuka muda unaoruhusiwa wa matumizi.
Kwa mfano, jiji la Wadsworth, Ohio, linatumia mfumo wa usambazaji umeme uliojengwa mwaka wa 1916. Jiji la Wadsworth limeshirikiana na kampuni ya Itron, mtengenezaji waSwichi za Kudhibiti Upakiaji Mahiri(SLCS), ili kupunguza matumizi ya umeme wa mfumo kwa saa za megawati 5,300 kwa kusakinisha SLCS majumbani ili kuzungusha vibandizi vya viyoyozi wakati wa matumizi ya juu zaidi ya umeme.Uendeshaji wa Mfumo wa Umeme - Uendeshaji wa mfumo wa nguvu huwezeshwa na teknolojia ya gridi mahiri, kwa kutumia miundombinu ya kisasa ya IT kudhibiti kila kiungo kwenye msururu wa usambazaji.Kwa mfano, mifumo ya kiotomatiki ya nishati hutumia mifumo mahiri ya kukusanya data (sawa na ile ya mita mahiri), mifumo ya kudhibiti nguvu (kama vile swichi mahiri za kudhibiti upakiaji), zana za uchanganuzi, mifumo ya kompyuta na algoriti za mfumo wa nishati.Mchanganyiko wa vipengele hivi muhimu huruhusu gridi ya taifa (au gridi nyingi) kujirekebisha kiotomatiki na kujiboresha yenyewe kwa kutumia mwingiliano mdogo wa binadamu unaohitajika.
Utekelezaji wa Gridi Mahiri
Wakati teknolojia ya kidijitali, mawasiliano ya njia mbili na otomatiki inatekelezwa katika gridi mahiri, mabadiliko kadhaa ya miundombinu yataongeza ufanisi wa gridi ya taifa.Utekelezaji wa Smart Grid umewezesha mabadiliko yafuatayo ya miundombinu:
1.Uzalishaji wa nishati ya madaraka
Kwa sababu gridi mahiri inaweza kufuatilia na kudhibiti usambazaji wa nishati kila mara, hakuna tena haja ya mtambo mmoja mkubwa wa kuzalisha umeme.Badala yake, umeme unaweza kuzalishwa na vituo vingi vya nguvu vilivyogatuliwa, kama vile mitambo ya upepo, mashamba ya miale ya jua, paneli za sola za photovoltaic, mabwawa madogo ya kuzalisha umeme, nk.
2.Soko lililogawanyika
Miundombinu ya gridi mahiri pia inasaidia uunganisho wa gridi nyingi kama njia ya kugawana nishati kwa akili katika mifumo ya jadi ya kati.Kwa mfano, hapo awali, manispaa zilikuwa na vifaa tofauti vya uzalishaji ambavyo havikuunganishwa na manispaa za jirani.Kwa kutekelezwa kwa miundombinu mahiri ya gridi ya taifa, manispaa zinaweza kuchangia mpango wa pamoja wa uzalishaji ili kuondoa utegemezi wa uzalishaji endapo umeme utakatika.
3.Usambazaji wa kiwango kidogo
Moja ya upotevu mkubwa wa nishati katika gridi ya taifa ni usambazaji wa nishati kwa umbali mrefu.Kwa kuzingatia kwamba gridi mahiri hugawanya uzalishaji na masoko, umbali wa usambazaji wa wavu ndani ya gridi mahiri umepunguzwa kwa kiasi kikubwa, hivyo basi kupunguza upotevu wa usambazaji.Hebu fikiria, kwa mfano, shamba dogo la jamii la sola ambalo linazalisha 100% ya mahitaji ya umeme ya mchana ya jamii, umbali wa kilomita 1 tu.Bila shamba la ndani la sola, jamii inaweza kuhitaji kupata nguvu kutoka kwa mtambo mkubwa zaidi wa kilomita 100 mbali.Hasara za nishati zinazozingatiwa wakati wa upitishaji kutoka kwa mitambo ya mbali ya nishati inaweza kuwa mara mia zaidi ya hasara ya upitishaji inayoonekana kutoka kwa mashamba ya jua ya ndani.
4.Usambazaji wa njia mbili
Katika kesi ya mashamba ya jua ya ndani, kunaweza kuwa na hali ambapo shamba la jua linaweza kuzalisha nishati zaidi kuliko jamii hutumia, na hivyo kuunda ziada ya nishati.Nishati hii ya ziada inaweza kisha kusambazwa kwenye gridi mahiri, na kusaidia kupunguza mahitaji kutoka kwa mitambo ya mbali ya nguvu.
Katika kesi hiyo, nishati inapita kutoka shamba la jua hadi gridi kuu isiyo ya jumuiya wakati wa mchana, lakini wakati shamba la jua halifanyi kazi, nishati hutoka kwenye gridi kuu hadi kwa jumuiya hiyo.Mtiririko huu wa nishati wa pande mbili unaweza kufuatiliwa na kuboreshwa na kanuni za usambazaji wa nishati ili kuhakikisha kuwa kiwango kidogo zaidi cha nishati kinapotea wakati wowote wakati wa matumizi.
Katika miundombinu mahiri ya gridi yenye usambazaji wa pande mbili na mipaka ya gridi iliyogatuliwa, watumiaji wanaweza kufanya kazi kama jenereta ndogo.Kwa mfano, nyumba za kibinafsi zinaweza kuwa na mifumo ya jua ya photovoltaic ya kusimama pekee ambayo hutoa umeme wakati unatumika.Ikiwa mfumo wa PV wa makazi hutoa nishati ya ziada, nishati hii inaweza kutolewa kwa gridi kubwa, na hivyo kupunguza zaidi hitaji la mitambo mikubwa ya umeme ya kati.
Umuhimu wa Smart Grid
Katika kiwango cha uchumi mkuu, gridi mahiri ni muhimu katika kupunguza matumizi ya umeme.Watoa huduma wengi wa ndani na serikali hutoa hatua za ukarimu na kali ili kushiriki katika upitishaji wa gridi mahiri kwa sababu ina manufaa ya kifedha na kimazingira.Kwa kutumia gridi mahiri, uzalishaji wa nishati unaweza kugawanywa, na hivyo kuondoa hatari ya kukatika kwa umeme, kupunguza gharama za uendeshaji wa mfumo wa nishati, na kuondoa upotevu wa nishati usio wa lazima.
Muda wa posta: Mar-15-2023