The Smart Grid: Report (4)

This article is part of a series of article about the Smart Grid. It explains the concept of the Smart Grid, how it will evolve and what technologies can/will be used for it. The articles of this series make up a report that I have written for a course that I follow as a student. It is recommended to read this articles in the correct order, because else it will probably be not that easy to understand everything. If there are any comments, remark or such on this report, please do not hesitate to contact me or post it as a comment.

Conclusions

The main goals of the smart grid are to upgrade the power grid, and so to make it more stable, reliable and efficient. But next to this there is another main goals, that is to make it possible and ready for the new technologies to be integrated in the various systems of the power grid.

Smart grid, the communications network for the electrical grid, has a great potential to improve the power grid in terms of economic and energy efficiency for the complex requirements in the field of power generation, transmission, distribution and supply. The power markets of many countries has undergone fundamental changes in recent years that makes it necessary to fall back on the use of ICT, more communication technologies, and more automation.

The Smart Grid: Report (3)

This article is part of a series of article about the Smart Grid. It explains the concept of the Smart Grid, how it will evolve and what technologies can/will be used for it. The articles of this series make up a report that I have written for a course that I follow as a student. It is recommended to read this articles in the correct order, because else it will probably be not that easy to understand everything. If there are any comments, remark or such on this report, please do not hesitate to contact me or post it as a comment. 

Energy Storage - Grid scale storage

Within the concept of the smart grid, the issue of matching demand and supply of electricity is a big issue. But this is a very complex task to accomplish where several systems have to work together. The storage of electric energy can be very helpful for those who are responsible for matching demand and supply of electricity.

The Smart Grid: Report (2)

This article is part of a series of article about the Smart Grid. It explains the concept of the Smart Grid, how it will evolve and what technologies can/will be used for it. The articles of this series make up a report that I have written for a course that I follow as a student. It is recommended to read this articles in the correct order, because else it will probably be not that easy to understand everything. If there are any comments, remark or such on this report, please do not hesitate to contact me or post it as a comment.

Technology of the smart grid 

Advanced metering infrastructure - Smart meters

Advanced metering infrastructure (AMI) are systems/networks that allow measure, collect and analyse information about energy usage, they retrieve this data from metering devices such as electricity meters, gas meters, heat meters, and water meters, either on request or on a schedule. Then they also can communicate and report on this collected data to homeowners, utilities, and others. These systems include hardware, software, communications, consumer energy displays and controllers, customer associated systems, meter data management software, and supplier business systems.

The Smart Grid: Report (1)

This article is part of a series of article about the Smart Grid. It explains the concept of the Smart Grid, how it will evolve and what technologies can/will be used for it. The articles of this series make up a report that I have written for a course that I follow as a student. It is recommended to read this articles in the correct order, because else it will probably be not that easy to understand everything. If there are any comments, remark or such on this report, please do not hesitate to contact me or post it as a comment. 



Introduction

The electric power industry evolved from a series of discoveries during the 18^th and 19^th century. And then by 1880, Thomas Edison had developed a commercially viable light bulb, and pioneering power station were beginning to become online. In 1882, a few power stations were opened both is the UK and in the US. Another key inventions at that time was the discovery of the transformer, which could step up the voltage. Almost simultaneously, the steam turbine was invented, facilitating the conversion of thermal energy to electricity using steam as the working fluid. Early plants generated electricity using waterwheels in streams or hydropower in dammed rivers. Coal fired plants expanded the technology further by generating steam that could be converted into electricity using steam turbines.

Een manier om de intelligente netwerken nog slimmer te maken

Smart Grid ofwel intelligent elektriciteitsnetwerk is zowat de naam voor wat de update van het huidige elektriciteitsnet zou moeten worden. Het huidige elektriciteitsnet laat enkel toe om elektrische energie uit te sturen vanuit een centraal punt, namelijk vanuit een grote elektriciteitscentrale. Vanuit dit centraal punt vertrekt er dus een netwerk van elektrische kabels naar de vele aangesloten gebruikers. Ons huidige elektriciteitsnet dat in het algemeen wisselspanning vervoert, is het resultaat van een graduele evolutie.

Waarom er een Supergrid moet komen in Europa

Wanneer men tot een tijdje geleden het had over energie uit de Noord-Zee bedoelde men daarmee steeds de aardgas en aardolie die er ontgonnen wordt. Maar op de dag van vandaag kan het bij deze uitspraak ook over andere zaken gaan dan aardgas en aardolie. Ook is het zo dat momenteel de productie van aardgas en aardolie op de Noord-Zee zijn glans aan het verliezen is doordat het op geen al te prettig leven is op een boorplatform in de Noord-Zee door het ruige weer. En door deze en nog andere factoren begint men anders te denken over de manieren om energie uit de Noord-Zee te gaan halen. Zo verklaarde Alex Salmond, de eerste minister van Schotland dat hij ervan overtuigd was dat er tot 7 maal meer energie dan wat er verbruikt wordt in Schotland uit de zee kon gehaald worden via wind- en golfslag-energie. En de andere landen met een kustlijn aan de Noord-Zee hebben hetzelfde potentieel beschikbaar. Maar het probleem blijkt te zijn dat het moeilijk is om al deze energie van de wind en de golven in Europa's dicht-bevolkte, energie-hongerig hart te pompen. Het regio's waar het hier dan in het bijzonder over gaat is de streek rond Londen, Berlijn en Milaan. De conclusie van de Schotse eerste minister is dat er dringend werk gemaakt moet worden van een efficiënter transmissie systeem voor energie want het oude systeem waarover men momenteel beschikt blijkt niet geschikt te zijn voor deze taak. En vooral zou er zo'n efficiënt transmissie systeem moeten komen rond de Noord-Zee. Op 3 december tekenden 10 landen uit Noord Europa een memorandum waarin ze afspraken maken om een dergelijke transmissie systeem te gaan opbouwen.

Hoe Japan wereldwijd pionier wordt in intelligente netwerken

Het huidige elektriciteitsnet brengt energie van een centraal punt naar de vele gebruikers. Dit is de basis achter de werking van het huidige elektriciteitsnet. Op het net is het aanbod bijna altijd afgestemd op de vraag. En opslag van energie vindt hierbij automatisch plaats in fossiele brandstoffen. Bij de oprichting van dit systeem zo'n 100 jaar geleden, leek deze werking de meeste geschikte om de mensen van de service van elektriciteit aan te bieden. Maar nu zijn we beginnen beseffen dat dit niet meer de meeste geschikte oplossing hiervoor is. Het elektriciteitsnet is de laatste 50 jaar nagenoeg niet geëvolueerd en daardoor is het ongeschikt om vele van de moderne uitdagingen aan te gaan. Door de evolutie van de technologie, klimaatproblematiek, veranderingen in de transportsector, opkomst van hernieuwbare energiebronnen en nog andere factoren is het zo, dat het in de huidige situatie deze werking van het elektriciteitsnet niet meer de meest ideale is. En de laatste jaren is er hier ook steeds meer en meer aandacht aan besteed en dit leidde tot de geboorte van het idee van een intelligent elektriciteitsnet ofwel smart grid.

Metro's die stroom leveren aan het elektriciteitsnet

Southeastern Pennsylvannia Transportation Authority (SEPTA) is het regionale instituut dat in staat voor het beheer van het openbaar vervoer voor de 3,8 miljoen mensen die leven in en rond Philadelphia. Het openbaar vervoer onder hun toezicht bestaat onder andere uit bussen, metro zowel een ondergronds als een verhoogd netwerk, treinen, elektrische trolleybussen en nog andere. SEPTA staat ook in voor het onderhoud, de herstellingen, vervangingen, uitbreidingen van de infrastructuur voor de verschillende transportmiddelen. SEPTA is nu ook van plan om een proefproject op te starten waarmee de mogelijkheden van Smart Grid technologieën uitgetest worden. Smart Grid technologieën staan in het algemeen voor technologieën waarmee men tracht zowel de vraag naar elektriciteit als de productie van elektriciteit gelijkmatiger te verdelen zodat er minder grote verschillen zijn tussen de piekmomenten en de dalmomenten. Een groot verschil tussen de piek- en dalmomenten in de vraag naar elektriciteit zorgt voor een aantal moeilijkheden. Namelijk dit maakt het moeilijker voor de producenten van elektriciteit om de geproduceerd hoeveelheid af te stemmen op de vraag naar elektriciteit. Daarnaast zorgt dit voor een grotere kost van de elektriciteit. Voor een elektriciteitscentrale is het namelijk goedkoper indien deze voor 100% van de tijd op maximaal vermogen kan draaien. Maar indien deze op verschillende momenten in een dag moet in of uitgeschakeld worden, dan leidt dit tot een hogere kostprijs.

Elektriciteitscentrale van 20MW enkel met vliegwielen

Het bedrijf Beacon Power heeft een speciaal vliegwiel ontwikkeld waarmee je energie me kan gaan opslaan. Dit vliegwiel kan gebruikt worden om elektrische energie te gaan opslaan wanneer de vraag klein is en deze kan dan teruggewonnen worden wanneer de vraag groot is. Dit ontwerp past mooi in het concept van The Smart Grid en The Smart Grid: Beyond the Concept. Met dicht vliegwiel is het vooral de bedoeling om de kleinere variatie in de vraag en het aanbod van elektriciteit te gaan opvangen. Dit is dus vooral een uitstekend hulpmiddel voor de hernieuwbare energiebronnen. Het bedrijf is al sinds 2004 bezig met de ontwikkeling van dit product. En nu zal tegen eind dit jaar hun technologie dan eindelijk commercieel beschikbaar zijn.

Green:Net: So the Smart Grid Will Be Huge — Now What?

Green:Net is een milieuconference voor de internet technologie industrie. Deze gaan door in San Fransico en wordt Daar komen verschillende personen en bedrijven samen om het er te hebben over nieuwe middelen, diensten en andere onderwerpen voor het internet, computing en IT-revoluties te bespreken die nodig zijn om de klimaatverandering aan te vechten. Meer info over deze conferentie vind je in deze post of op hun website.

Port of Rotterdam Sailing to Sustainability

Rotterdam is de tweede grootste stad van Nederland na Amsterdam. Maar je moet weten dat de haven één derde van de stad beslaat. Hiermee is het dan ook de grootste en belangrijkste haven van Europa. Dit gaat gepaard met een groot energieverbruik en dus CO2-uitstoot. De stad Rotterdam stoot jaarlijks namelijk evenveel CO2 uit als New York. Maar daar willen ze nu iets aan gaan doen, hiervoor gaan ze samen werken met General Electric om de haven duurzamer te maken via innovatieve Ecomagination Technologies.

Enormous Granite Batteries May Make Renewable Energy More Reliable/Efficient

Zoals uitgelegd bij The Smart Grid: Beyond the Concept, is de opslag van energie een cruciaal onderdeel van The Smart Grid en voor het betrouwbaar maken van hernieuwbare energiebronnen. Een team onderzoekers/bedrijf, Isentropic, uit Engeland hebben een nieuw concept voor opslag van energie bedacht en onderzocht, namelijk de Granite Battery.

GE Teams with Nissan on Electric Car Smart Charging

Doordat er een revolutie van plug-in voertuigen zit aan te komen, is de race begonnen om de infrastructuur te bouwen voor 'smart charging', dit is het op een intelligente manier opladen van de batterijen. Zie onder andere EV's Give Power Back to the Grid en Mini-E | BMW Active-E. Maar nu gaan General Electric en Nissan de komende 3l jaar samen onderzoek doen naar nieuwe technologieën. Deze technologieën zijn gericht op de elektrische wagens, het elektriciteitsnet en de installaties voor de batterijen op te laden.

The Smart Grid: Beyond the Concept

In mijn vorige post over The Smart Grid heb ik me eigenlijk vooral beperkt tot het concept ervan. En door een aantal reacties op de post van Smarter Turbine Placement ben ik weer gaan opzoeken wat de nieuwe evolutie en ontwikkelingen zijn omtrent de Smart Grid. Maar heel wat bedrijven en organisaties werken momenteel aan de Smart Grid. Er wordt zeer veel aandacht besteed in de zogenaamde software en de hardware, dit gaat van Google met hun PowerMeters tot MIT & Cisco met de Connected Home. Deze zijn dus vooral gericht op de terugkoppeling van het elektriciteitsverbruik/productie van de particulieren naar het producenten van elektriciteit. Deze technologieën zijn dan ook de eerste stap voor het opstarten van de Smart Grid. Want men kan enkel maar juist handeling als men in bezit is over de juiste data.

Connected Home

The Connected Home is een project van MIT Mobile Experience Laboratory samen met Cisco waarbij ze aan het ontwerp werken voor het huis van de toekomst. Waar ze zich specifiek mee bezig houden is de communicatie tussen 'het huis' en de bewoners, de intelligente gemeenschappen en met andere netwerken. Ze werken onder andere aan intelligente oplossingen voor energiegebruik, automatiseren van bepaalde diensten en metingen waarvan de data dan ook doorgespeeld wordt aan de betrokken partijen zodat de bewoners een duurzamer leven kunnen leiden.

Smarter Turbine Placement

Er is genoeg wind om 5 keer de huidige hoeveelheid elektriciteit te gaan produceren. Maar het probleem is dat de wind niet constant waait, waardoor windmolens op zichzelf niet betrouwbaar zijn (indien er geen mogelijkheid is tot opslag van de energie, zie The Smart Grid en EV's Give Power Back to the Grid). Voor "green energy naysayers" is dit voldoende om het volledige idee van windenergie te laten vallen. Maar nu is gebleken dat er hiervoor een vrij simpele oplossing bestaat.

Is er geen wind bij jou thuis, dan is er zeker wel ergens anders. Want uiteindelijk waait het altijd wel ergens. Dus moeten we hierop gaan inspelen om windenergie betrouwbaar te maken.

EV's Give Power Back to the Grid

Dat elektrische wagens milieuvriendelijk zijn wisten we al maar nu kunnen ze ook nog het elektriciteitsnet gaan ondersteunen. Namelijk door tijdens de dagelijks dal-momenten in het elektriciteitsverbruik elektriciteit te gaan opslaan. En tijdens de piek momenten geeft de elektrische wagens deze energie weer af. Dit past perfect in het concept van The Smart Grid. Aan de Universiteit van Delaware in de VS zijn ze al sinds 1997 bezig met deze, Vehicle-to-Grid (V2G), technologie te ontwerpen.

Via de V2G worden de hernieuwbare energiebronnen (windenergie, zonne-energie,...) veel betrouwbaarder. Want hiermee worden de schommelende productie gebufferd. Vooral als je weet dat de gemiddelde auto 95% van de dag geparkeerd is. De batterij van de wagens kunnen via internet gaan communiceren met de elektriciteitsmaatschappij.

EN-V Concept

Het 'EN-V concept' werd uitgeroepen tot het meest effectieve concept van General Motors sinds de Chevrolet Volt. Volgens GM is het de hernieuwde uitvinding van de auto en maakt deel uit van de technologische oplossing om een dergelijke visie te realiseren. Het is een verdere ontwikkeling van Personal Urban Mobility and Acessibility (PUMA) programma dat vorig jaar uitgebracht werd door een samenwerking van General Motors en Segways.

Samen met Shanghai Automotive Industry Corp. (SAIC), hun Chinese partner, hebben ze 3 modellen ontworpen, de Xiao, Jiao en Miao. Alledrie zijn ze gebaseerd op hetzelfde mechanische platform. Namelijk ze bevatten allledrie 2 wielen aan de zijkant. Deze worden elk aangedreven met een elektrische motor van 3KW die zijn energie haalt van een lithium-ion batterij. De EN-V heeft een topsnelheid van 40 km/h en een bereik van 40 km. Dit lijkt traag en een klein bereik maar volgens GM is dit voldoende voor in de drukke steden van de 21 eeuw.

Smart Traffic Lights

Na de 'Smart Grid' zijn er nu ideeën voor Smart Traffic Lights. Het komt er hierbij dan op neer dat de verkeerslichten zouden communiceren met uw wagen. Alle wagens zouden op de hoogte zijn van de stand van de verkeerslichten in hun dichte omgeving waar ze zich bevinden.

Dit nieuwe systeem is voordelig als uw wagen uitgerust is met automatisch start-stop systeem. Dit schakelt de motor uit wanneer je stilstaat en u de versnelling in neutraal zet. Maar bij dit nieuw systeem zou dit niet meer nodig zijn. Want doordat de wagen op de hoogte is van de stand van de verkeerslichten kan het zodra u stilstaat voor de verkeerslichten, de motor uitschakelen.

Een ander voordeel is dat hiermee de wagen ook informatie kan terugsturen naar de verkeerslichten zoals richting, positie, snelheid en dergelijke. Hiermee kan de cyclus van de verkeerslichten afhankelijk van hoeveel wagens er in de buurt zijn en waar ze zich juist bevinden, de meest optimale cyclus bepalen om het verkeer zo vlot mogelijk te regelen.

Utilities Poised to Blow It When Smart Grid Rolls Out

'The Smart Grid' is een update van het elektriciteitsnet. Maar meer info hierover kun je vinden in een vorige post 'The Smart Grid'. Op de site 'treehugger.com' werd in een artikel besproken hoe het staat met de ontwikkeling van dit concept. In het artikel zeggen ze dat het grootste probleem zit bij de elektriciteitsmaatschappijen. Namelijk ze zijn niet klaar om voor de communicatie met de verbruiker en om de prijs te laten variëren met het verbruik in 'real time'. Ook uit experimenten met 'smart meters' is gebleken dat de gebruiker tot 20% meer naar de maatschappijen belt voor informatie dan vroeger. De maatschappijen zijn enorm gefocust op de infrastructuur en veel te weinig bezig met bijvoorbeeld een live chat op hun website.