Lưới điện thông minh là gì và nó mang lại những lợi ích gì?

Lưới điện cung cấp năng lượng cho cả nước bao gồm đường dây tải điện, máy phát điện, máy biến áp, hộ tiêu thụ và một số thành phần khác.

Lưới điện Hoa Kỳ là một kỳ quan của công nghệ và kỹ thuật, bao gồm hơn 9.200 tổ máy phát điện. Chỉ riêng các đường truyền đã trải dài hơn 600.000 dặm, trải dài trên mọi loại địa hình.

Nhưng, lưới điện truyền thống đang ngày càng cũ kỹ. Nó không hiệu quả và có một gánh nặng đáng kể ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Thay vào đó, giờ đây người ta tăng cường tập trung vào “lưới điện thông minh”.

Lưới thông minh là gì?

Khái niệm lưới điện thông minh chỉ đơn giản là dùng để chỉ một lưới điện hiện đại, thông minh hơn. Về cơ bản, lưới điện thông minh tận dụng sức mạnh của chuyển đổi kỹ thuật số để cải thiện quản lý điện năng, thường là với sự trợ giúp của công nghệ Internet vạn vật (IoT) và việc sử dụng dữ liệu lớn.

Lưới điện hiện tại ở Mỹ được tạo ra vào năm 1890 và đã có nhiều thay đổi đáng kể. Trong khi các công nghệ giám sát vẫn đang được sử dụng, chúng không đáng tin cậy và lỗi thời.

Lưới thông minh cho phép dòng điện hai chiều và cung cấp độ chính xác cao hơn cho dữ liệu. Nó thường liên quan đến việc sử dụng các công nghệ thông minh hơn, bao gồm đồng hồ được kết nối và các thiết bị thông minh, đồng thời hỗ trợ truyền năng lượng tái tạo theo cả hai cách.

Tại sao Lưới thông minh lại quan trọng?

Sự phát triển của Internet đã mang lại những thay đổi đáng kể trong mọi ngành công nghiệp khác. Ngành năng lượng cũng đang trải qua quá trình chuyển đổi này và việc chuyển sang lưới điện thông minh sẽ dẫn đến việc truyền tải năng lượng tốt hơn, cải tiến công nghệ, theo dõi và báo cáo chính xác hơn cũng như nâng cao nhận thức của khách hàng. Có rất nhiều lợi ích của việc chuyển đổi sang lưới điện thông minh.

Cải thiện hiệu quả truyền tải điện

Lưới thông minh có khả năng điều chỉnh việc truyền tải điện vì chúng dựa trên các công nghệ thông minh để giảm thiểu tổn thất điện trong quá trình phân phối. Điều này cải thiện hiệu quả truyền tải điện, mang lại lợi ích cho tất cả các bên liên quan.

Phục hồi điện nhanh hơn sau khi cúp điện

Trong trường hợp mất điện, việc phát hiện chính xác khu vực nào đang gặp sự cố bằng các công nghệ thông minh trở nên dễ dàng hơn nhiều. Điều này cho phép các công ty cử đội và khôi phục điện nhanh hơn nhiều so với các phương pháp thông thường, không đáng tin cậy và tương đối chậm.

Cân bằng tải tự động

Một lợi ích chính của lưới điện thông minh là tự động cân bằng tải, do đó giảm rủi ro do hỏng hóc thiết bị. Vì phụ tải điện có xu hướng thay đổi tùy theo hoàn cảnh bên ngoài, các công ty phải thực hiện các điều chỉnh thủ công.

Tuy nhiên, một lưới điện thông minh sẽ sử dụng các công nghệ (thường dựa vào Thuật toán di truyền) để xem xét các mô hình tiêu thụ để quản lý tải. Điều này làm giảm căng thẳng cho các thiết bị điện, đặc biệt là trong thời gian cao điểm.

Giảm trộm cắp điện

Trộm cắp điện là một vấn đề nghiêm trọng. Theo Pepco, đây là hình thức trộm cắp lớn thứ ba trong cả nước. Trong nhiều trường hợp, điện bị đánh cắp thông qua việc giả mạo công tơ.

Người tiêu dùng hoặc làm chậm công tơ của họ hoặc dừng hoàn toàn trong khi vẫn tiếp tục tiêu thụ điện. Trong các trường hợp khác, nó có thể được hút qua đường dây điện.

Một lưới điện thông minh có thể ngăn điều này xảy ra vì các đồng hồ đo được giám sát từ xa. Bất kỳ nỗ lực nào để giả mạo nó sẽ dẫn đến một cảnh báo. Và, nếu có sai lệch về mức tiêu thụ điện năng, các công ty sẽ được thông báo ngay lập tức và nhanh chóng hành động.

Khuyến khích sử dụng năng lượng tái tạo

Lưới thông minh cho phép người tiêu dùng cung cấp năng lượng trở lại vào lưới điện, đồng thời điều tiết và theo dõi nó. Nếu một người tiêu dùng sử dụng các cách tạo điện khác nhau và họ sản xuất ra lượng điện dư thừa, họ có thể đưa nó trở lại vào lưới điện và tạo ra lợi nhuận.

Điều này làm giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ, mang lại nhiều lợi ích bổ sung như giảm lượng khí thải, tác động tích cực đến môi trường và cũng chống lại biến đổi khí hậu.

Giảm chi phí bảo trì

Hiện tại, các công ty chi một khoản tiền không nhỏ mỗi năm để sửa chữa và bảo trì cơ sở hạ tầng cũ kỹ. Chuyển sang lưới thông minh có thể giúp giảm chi phí bảo trì vì tất cả các báo cáo và theo dõi đều được thực hiện tự động.

Các công ty có thể chuyển lợi ích này cho người tiêu dùng, điều này cuối cùng dẫn đến chi phí điện năng thấp hơn cho người sử dụng. Sau đó, các công ty có thể đầu tư những khoản tiết kiệm này vào nghiên cứu và phát triển.

Lưới điện thông minh so với lưới điện thông thường

Hiện nay, các lưới điện thông thường có khả năng lưu trữ tối thiểu. Họ thường theo mô hình lấy nhu cầu làm trung tâm, trong đó các công ty giảm điện áp mạng để cho phép những người tiêu dùng khác nhau sử dụng.

Khi bạn dựa vào các yếu tố khác nhau, chẳng hạn như thay đổi thời tiết, sự phá hoại của động vật hoang dã, sự phá hoại của con người hoặc thiên tai, bạn sẽ dễ dàng nhận thấy rằng lưới điện rất khó bảo trì.

Mặt khác, lưới thông minh có khả năng tự phục hồi. Điều này đơn giản có nghĩa là lưới điện phát hiện các khu vực mất điện và tự động định tuyến lại điện (nếu có thể) trong khi cảnh báo các đội sửa chữa.

Vì nó cho phép dòng điện hai chiều, các bên liên quan có thể xem xét dữ liệu được cấp vào lưới điện và dự báo những thay đổi về nhu cầu, lên kế hoạch cho thời tiết khắc nghiệt và chuẩn bị các phương án dự phòng khi mất điện kéo dài.

Mục đích là tạo ra một mạng lưới có khả năng mất điện tối thiểu và ngăn chúng biến thành mất điện quy mô lớn. Các công nghệ mới sẽ cho phép các dịch vụ khẩn cấp phản ứng nhanh hơn và bằng cách dựa vào việc phát điện phân tán, có thể dẫn đến việc hình thành một “lưới điện siêu nhỏ”, nơi một cộng đồng có thể tự cung cấp năng lượng cho các dịch vụ thiết yếu của mình trong trường hợp khẩn cấp.

Lưới thông minh tập trung vào phân cấp

Lưới điện thông minh không chỉ dựa vào đồng hồ thông minh hơn hoặc đường dây điện hiệu quả hơn. Nó cũng tập trung chủ yếu vào phân cấp, cho phép năng lượng được sản xuất và lưu trữ gần hơn với người tiêu dùng.

“Closer” không phải lúc nào cũng dịch thành khoảng cách vật lý trực tiếp. Thay vào đó, một lưới điện thông minh cũng sẽ cho phép người tiêu dùng năng lượng bán hàng. Vì vậy, trong trường hợp cúp điện nghiêm trọng, bạn có thể mua điện từ một người hàng xóm nếu họ có hệ thống năng lượng mặt trời chẳng hạn.

Những thách thức trong việc triển khai lưới điện thông minh

Ý tưởng về một lưới điện thông minh đầy hứa hẹn, nhưng không phải là không có những thách thức của nó. Thách thức lớn nhất là từ người tiêu dùng, những người thường chống lại việc lắp đặt một thứ cơ bản như đồng hồ thông minh.

Do đó, các chính phủ hoặc công ty điện lực thường bị buộc phải đưa ra các phần thưởng tài chính hoặc phạt tiền đối với những khách hàng không tuân thủ. Ngoài ra còn có một thách thức lớn hơn cần vượt qua: an ninh mạng.

Nếu bạn đã xem Die Hard 4, bạn có thể biết kịch bản này. Luôn có nguy cơ tin tặc có thể xâm nhập vào lưới điện được kết nối và chuyển hướng tài nguyên, hoặc tệ hơn là chiếm đoạt các bộ phận của lưới điện. Điều đó cho thấy, cơ sở hạ tầng hiện có của chúng ta cũng dễ bị ảnh hưởng bởi những vấn đề này.

Lưới điện thông minh là một kế hoạch dài hàng thập kỷ

Lưới điện thông minh không thể được triển khai cùng một lúc. Nó sẽ yêu cầu thử nghiệm rộng rãi, đặc biệt là vì nó bao gồm hàng triệu thành phần phải hoạt động hài hòa với nhau. Từ việc cho phép mọi người tính toán chi phí điện của họ để giúp cân bằng phụ tải điện, từng bộ phận phải hòa vào lưới điện.

Sẽ mất hơn một thập kỷ để tất cả chúng kết hợp lại với nhau.

Đọc tiếp

Giới thiệu về tác giả