中西医结合助理医师
微电网和太阳能电池板如何成为无名的飓风英雄
2024-05-07 11:16  浏览:124

  • 巴布科克牧场位于迈尔斯堡东北25英里处,是第一个完全依靠太阳能运行的小镇,当飓风伊恩袭击佛罗里达州东海岸时,它并没有断电或断网。
  • 在其他灾难中像波多黎各这样的地方,太阳能微电网在传统能源短缺时提供了必要的电力所有工具都离线。
  • 由于微电网是分布式能源系统,这意味着故障点更少,所以当其他一切都失灵时,微电网能够成功地提供电力。

2017年9月21日,在4级飓风肆虐波多黎各的第二天,卡洛斯Velázquez瞥见了一个黑暗的岛屿。十多年来,Velázquez一直致力于通过引入屋顶太阳能,使波多黎各脆弱的能源基础设施更具弹性。尽管一些关键的服务部门保持了供电,但这还不够。

“波多黎各只有大约1万人有太阳能电池板,”Velázquez告诉《大众机械》。“波多黎各有110万个屋顶。因此,如果我们花了10年时间建造了1万个屋顶,那么简单的数学计算表明,恢复需要数百年的时间。”

所以在玛丽亚飓风之后,他转移了注意力。Velázquez不再继续缓慢的一次只给一个屋顶太阳能,而是支持社区项目、微电网的扩散和社区范围的太阳能运动,以努力影响到大多数人。他很快进入非营利部门,成为波多黎各州际可再生能源委员会(IREC)的项目主管,该委员会与当地社区合作规划和开发太阳能项目。2022年5月,Velázquez在Castañer启动了波多黎各的第一个微电网。三个月后,当4级飓风菲奥娜于9月登陆时,微电网受到了考验。

Velázquez说:“它继续运行,并为飓风玛丽亚停电六个月后的社区提供了一些有限但必要的电力。”“飓风过后的第二天,面包店还在做三明治……邮局还能营业……几天后,理发店还在剪头发。”取得进步的感觉真的非常好。”

Castañer社区只是波多黎各和美国大陆数十个飓风易发社区中的一个例子,由于气候变化使这些强大的风暴变得更加严重,他们将太阳能作为额外的能源保险。9月下旬,当飓风伊恩袭击佛罗里达东海岸时,位于迈尔斯堡东北25英里的巴布科克牧场(Babcock Ranch)并没有断电——事实上,它甚至没有失去互联网。巴布科克牧场是第一个完全依靠太阳能供电的小镇。

德克萨斯州休斯休斯市遭受过飓风和其他强风暴造成的洪水,现在该市有一个大胆的气候倡议,旨在在以前的垃圾填埋场上建造一个52兆瓦的太阳能设施。建成后,它将成为全国最大的城市太阳能发电场。与此同时,其他面临不同气候挑战的社区——无论是野火、停电还是暴风雪——也在寻求增强太阳能的弹性,同时,《通货膨胀减少法案》(Inflation Reduction Act)中的气候倡议资金也在源源不断地投入。

基业长青

florida, babcock ranch, first solar powered planned community巴布科克牧场,第一个太阳能计划社区。

是什么让太阳能在飓风多发地区成为如此有吸引力的选择?IREC项目主任特里萨·佩里说,太阳能最大的优势之一是它是一个分布式的能源系统,这意味着向有需要的人提供电力的故障点更少。

佩里告诉《大众机械》:“如果你的电力来自200英里外的发电厂,而50英里外的线路完全坏了,你不必等他们修理那些线路,因为你的太阳能电池板很好。”“所以,当你看到整个州断电时,并不是因为该州每个地方的电线都坏了……在一个输电线路长达数英里的系统中,这就是问题所在。”

当然,为了从分布式电力的固有弹性中获益,这些太阳能电池板首先需要在风暴中幸存下来,无论是在地面上还是安装在屋顶上。虽然包裹在玻璃中的轻薄且技术复杂的光伏电池似乎是飓风破坏的主要目标,但太阳能电池板的坚固程度令人惊讶,并且在飓风易发地区建造时通常会进行额外的硬化。

安装在这些地区的太阳能电池板可以承受每小时185英里的风速,这是有记录以来最高的飓风。根据可持续发展智囊团RMI进行的一项研究,在飓风中幸存下来的太阳能装置有一些共同点。面板本身通常用螺栓固定在机架上(而不是夹住),并倾斜5到10度,以减少提升力。电池和发电机,特别是地面项目,也被安置在一个用柱子加固的结构中。

在2017年玛丽亚飓风之后,结构工程师前往波多黎各,更新了该岛的太阳能建筑规范和标准。在屋顶上,新安装的装置缩短了支腿到锚点的距离,在面板中间增加了第三条轨道,以获得更多的锚点,或者在安装第一个面板之前,在屋顶边缘(凸起最大的地方)留出一些空间。屋顶也可以分区,这样安装人员就知道哪些区域最脆弱,然后可以相应地加强这些区域。

尽管很少有太阳能电池板能在大碎片的直接撞击下幸存下来,但太阳能装置在最强烈的风暴中表现出了惊人的弹性。虽然Velázquez的太阳能微电网在最近的热带风暴中幸存下来,但佛罗里达电力和照明公司报告说,当飓风伊恩席卷该州时,该公司近1500万太阳能电池板的损坏仅为0.3%。

阳光灿烂的未来

damaged solar panels in puerto rico2017年9月27日,飓风“玛丽亚”经过一周后,波多黎各东部胡马索市一座受损的太阳能电池板厂。

如今,波多黎各的人均太阳能安装量在美国各州和领地中排名第九,考虑到该岛的收入中位数在2.1万美元左右,这是一个令人震惊的事实。由于一个典型的太阳能装置的成本只有这个的一半,太阳能对许多波多黎各人来说仍然遥不可及。

“为了确保没有人掉队,我们付出了巨大的努力,”佩里说。“让那些历史上一直面临能源不公平的社区获得负担得起的电力,真的让我产生了共鸣。”

在尝试普及太阳能的同时,Velázquez也专注于能源效率教育,将传统公用事业与这些分布式网络联系起来,并增加电池和能源存储的弹性。然而,波多黎各的下一个重大技术创新可能是虚拟发电厂(VPP)的引入。这些发电厂将有助于管理个人太阳能装置,并防止岛上主要公用事业停电。

Velázquez说:“与其用煤或天然气建造一座新的发电厂,不如想象一下拥有2000个屋顶,这样就能产生大量的电力。”“突然之间,电网拥有了所有的电力——他们所需要做的就是控制流量。”

现在,每一次飓风都是一次学习经验,因为不同的技术、不断的调整和新技术创造了一个更有弹性的飓风巷。有一天,Velázquez所描绘的黑暗的波多黎各可能只是过去的幻想。

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