यदि हम 21st सदी की जरूरतों को पूरा करने के लिए शक्ति उत्पन्न करते हैं, वितरित करते हैं और उपयोग करते हैं, तो बहुत तेजी से बदलना चाहिए।
संयुक्त राज्य में किसी भी दिन, लगभग आधे मिलियन लोग दो या अधिक घंटों तक शक्ति के बिना होते हैं। एक बार नेशनल एकेडमी ऑफ इंजीनियरिंग द्वारा 20th सदी के सबसे प्रभावशाली इंजीनियरिंग नवाचार के रूप में स्थापित किए जाने के बाद, उत्तरी अमेरिकी पावर ग्रिड मुख्य रूप से 1960s और '70s से प्रौद्योगिकी के साथ संचालित होता है।
मौसम संबंधी प्रमुख परिणाम बढ़ गए हैं
हाल के दशकों में मौसम संबंधी प्रमुख परिणामों की संख्या और आवृत्ति बढ़ी है। 1950s और '80s के बीच, आउटेज प्रत्येक वर्ष दो से पाँच हो गए; 2008 से 2012 तक, प्रति वर्ष 70 और 130 के बीच वृद्धि हुई। इस बीच, बिजली की जरूरतें तेजी से बढ़ रही हैं। अकेले ट्विटर प्रति वर्ष वैश्विक स्तर पर 2,500 मेगावाट से अधिक की मांग को जोड़ता है। यह अनुमान लगाया गया है कि दुनिया की बिजली आपूर्ति को मांग के साथ बनाए रखने के लिए 2050 द्वारा तीन गुना करने की आवश्यकता होगी। इसके लिए एक महत्वपूर्ण प्रतिबद्धता की आवश्यकता होगी।
पिछले एक दशक में उम्र बढ़ने के बुनियादी ढांचे, निवेश की कमी और आधुनिकीकरण के लिए अनुकूल नीतियों और आतंकवाद और जलवायु परिवर्तन से उत्पन्न खतरे के कारण बिजली का जोखिम बढ़ गया है। जलवायु परिवर्तन के साथ, मौसम की घटनाओं की परिवर्तनशीलता बढ़ गई है। हम और अधिक चरम घटनाओं को देखने जा रहे हैं। और हम उन्हें अधिक आवृत्ति के साथ देखेंगे। तूफान सैंडी इसका एक उदाहरण प्रतीत होता है।
सैंडी के बाद में, चरम मौसम और जलवायु परिवर्तन के संबंध में बिजली की बहाली पर सवाल उठाए गए थे। यह समझने की जरूरत है कि तूफान सैंडी के पैमाने पर एक बड़े पैमाने पर शारीरिक हमला, कम से कम अस्थायी रूप से, बिजली के बुनियादी ढांचे को भारी करने के लिए बाध्य है। ऐसी परिस्थितियों में कोई भी राशि या तकनीक निर्बाध विद्युत सेवा की गारंटी नहीं दे सकती है।
हमें जलवायु परिवर्तन और अन्य चरम घटनाओं के दौरान एक व्यापक डिजिटल समाज की मांगों को प्रभावी ढंग से और सुरक्षित रूप से पूरा करना होगा, जबकि जीवन की उच्च गुणवत्ता सुनिश्चित करना और आर्थिक विकास को बढ़ावा देना है। यह याद रखना भी महत्वपूर्ण है कि अमेरिका अभी शुरुआत है जोखिम के व्यापक स्पेक्ट्रम के अनुकूल होना। ग्रिड को सुदृढ़ करने के लिए लागत प्रभावी निवेश और समर्थन लचीलापन क्षेत्र द्वारा अलग-अलग होगा, उपयोगिता से, विरासत उपकरण शामिल है, और यहां तक कि उपयोगिता के सेवा क्षेत्र के भीतर फ़ंक्शन और उपकरणों के स्थान से भी।
इलेक्ट्रिकल ग्रिड में काफी बदलाव होना चाहिए
इलेक्ट्रिकल ग्रिड में काफी बदलाव होना चाहिए। हमें एक बेहतर ग्रिड की आवश्यकता है जो जलवायु परिवर्तन और अन्य चरम घटनाओं के दौरान जीवन की उच्च गुणवत्ता सुनिश्चित करने और आर्थिक विकास को बढ़ावा देने के लिए व्यापक रूप से डिजिटल समाज की मांगों को प्रभावी और सुरक्षित रूप से पूरा करेगा। इस तरह के ग्रिड से ग्राहकों को नए प्राकृतिक गैस पैदा करने वाले पौधों, किनारे या अपतटीय पवन फार्मों, सौर संयंत्रों और अन्य नवीकरणीय वस्तुओं को जोड़ने के लिए पर्याप्त संचरण क्षमता प्रदान की जाएगी। यह एक स्व-उपचार प्रणाली के रूप में भी कार्य करेगा, हर समय अपनी विद्युत विशेषताओं की निगरानी करने के लिए डिजिटल घटकों और वास्तविक समय संचार प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है और लगातार खुद को ट्यून करता है ताकि यह एक इष्टतम स्थिति में संचालित हो, समस्याओं की आशंका हो और तेजी से अलग-थलग भागों में सक्षम हो नेटवर्क जो व्यवधान के प्रसार से बचने और अधिक तेजी से बहाली को सक्षम करने के लिए बाकी सिस्टम से विफलता का अनुभव करता है।
हमारे मौजूदा बुनियादी ढांचे को एक आत्म-चिकित्सा स्मार्ट ग्रिड में बदलने के लिए, कई तकनीकों को तैनात और एकीकृत किया जाना चाहिए। आदर्श स्मार्ट ग्रिड प्रणाली के होते हैं microgrids - जो छोटे हैं, ज्यादातर आत्मनिर्भर पावर सिस्टम हैं - और एक मजबूत, स्मार्ट हाई-वोल्टेज पावर ग्रिड, जो समग्र प्रणाली की रीढ़ के रूप में कार्य करता है और हवा और नवीकरणीय संसाधनों की पर्याप्त मात्रा में एकीकृत करना संभव बनाता है। एक मजबूत और स्मार्ट ग्रिड के साथ, अमेरिका में हमारी बिजली का 40 प्रतिशत हिस्सा 2030 तक हवा से आ सकता है, जो वर्तमान में बिजली और परिवहन के लिए उपयोग किए जाने वाले जीवाश्म ईंधन के लिए भाग में स्थानापन्न करेगा।
डिजिटल घटकों के साथ पारंपरिक एनालॉग टेक्नोलॉजीज की जगह
सेल्फ-हीलिंग क्षमताओं के लिए ग्रिड इंफ्रास्ट्रक्चर को अपग्रेड करने के लिए डिजिटल घटकों, सॉफ्टवेयर प्रोसेसर और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकियों के साथ पारंपरिक एनालॉग प्रौद्योगिकियों को बदलने की आवश्यकता होती है। इन्हें पूरे सिस्टम में स्थापित किया जाना चाहिए ताकि इसे डिजिटल रूप से नियंत्रित किया जा सके, जो कि ग्रिड का मुख्य घटक है जो स्व-निगरानी और आत्म-चिकित्सा है।
सेल्फ-हीलिंग पावर ग्रिड के पीछे सोचने वाली अधिकांश तकनीक और प्रणालियां सैन्य विमानन क्षेत्र से आती हैं, जहां मैंने एफ-एक्सएनयूएमएक्स विमान के लिए क्षति-अनुकूली उड़ान प्रणालियों पर एक्सएनयूएमएक्स वर्षों के लिए काम किया था, जो रसद को अनुकूलित करने और स्क्वाड्रन और मिशन प्रभावशीलता के अस्तित्व का अध्ययन करता है। जनवरी 14 में, जब मैं इलेक्ट्रिक पावर रिसर्च इंस्टीट्यूट में शामिल हुआ, तो मैंने इन अवधारणाओं को बिजली ऊर्जा प्रणालियों और ऊर्जा, पानी, दूरसंचार और वित्त सहित अन्य महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के नेटवर्क में लाने में मदद की। सितंबर 15, 1998, आतंकवादी हमलों, लचीलापन और सुरक्षा के बाद और भी महत्वपूर्ण हो गया है।
होशियार ग्रिड प्रति वर्ष अरबों की बचत करेगा
एक होशियार ग्रिड प्रति वर्ष लगभग $ 49 बिलियन की लागत को कम करेगा, और CO को कम करेगा2 12 द्वारा उत्सर्जन- 18 द्वारा 2030 प्रतिशत।
होशियार ग्रिड की लागत इस बात पर निर्भर करेगी कि आप वास्तव में कितना इंस्ट्रूमेंटेशन करते हैं, जैसे कि संचार रीढ़, बढ़ी हुई सुरक्षा और पुनरुत्थान में वृद्धि। कुल मूल्य टैग $ 340 बिलियन से $ 480 बिलियन तक होता है, जो कि 20 साल की अवधि में, लगभग $ 20 बिलियन से $ 25 बिलियन प्रति वर्ष होगा। लेकिन बल्ले से सही होने पर, दक्षता में वृद्धि से लागत में 70 बिलियन डॉलर प्रति वर्ष का लाभ होता है और लागत में कमी आती है, और एक साल में जिसमें बहुत सारे तूफान, बर्फ के तूफान और अन्य गड़बड़ी होती है, यह लाभ और भी बढ़ जाता है। वर्तमान में, सभी स्रोतों से प्राप्त होने वाली अमेरिकी अर्थव्यवस्था की लागत $ 80 बिलियन से $ 188 बिलियन सालाना है। एक होशियार ग्रिड प्रति वर्ष लगभग $ 49 बिलियन की लागत को कम करेगा, और सीओ को कम करेगा2 12 द्वारा उत्सर्जन- 18 द्वारा 2030 प्रतिशत। इसके अलावा, यह 4 प्रतिशत से अधिक सिस्टम दक्षता में वृद्धि करेगा - यह प्रति वर्ष एक और $ 20.4 बिलियन है।
एक स्मार्ट ग्रिड के लिए आवश्यक बिजली वितरण प्रणाली को प्रदर्शन स्तर तक लाने के लिए लागत में कई प्रकार के सुधार शामिल हैं। इनमें वितरित ऊर्जा संसाधनों को एकीकृत करने और पूर्ण ग्राहक कनेक्टिविटी प्राप्त करने के लिए बुनियादी ढाँचा शामिल है, लेकिन इसमें पीढ़ी की लागत, नवीनीकरण जोड़ने के लिए ट्रांसमिशन विस्तार की लागत और लोड वृद्धि को पूरा करने या स्मार्ट-ग्रिड-रेडी के लिए ग्राहकों की लागत शामिल नहीं है। उपकरणों और उपकरणों। कार्यान्वयन की लागत के बावजूद, ग्रिड में निवेश बहुत हद तक अपने लिए भुगतान करेगा। वास्तविक निवेश के साथ, प्रत्येक डॉलर के लिए, व्यापक अर्थव्यवस्था में वापसी $ 2.80 से $ 6 है। और यह आंकड़ा बहुत रूढ़िवादी है।
लेकिन यह 1 के बारे में भी है) साइबर / आईटी सुरक्षा में वृद्धि हुई है, और समग्र ऊर्जा सुरक्षा, एक स्तरित रक्षा प्रणाली वास्तुकला के भाग के रूप में डिजाइन में निर्मित सुरक्षा, और 2) नौकरी सृजन और आर्थिक लाभ। वास्तव में, मेरे विचार में, हमारी 21st सदी की डिजिटल अर्थव्यवस्था हमारे निवेशों पर निर्भर करती है, भले ही हमारे जलवायु परिवर्तनों के रूप में आने वाले अधिक चरम मौसम के पूर्वानुमान की परवाह किए बिना।
सरकार की भूमिका के बारे में तर्क प्रस्तुत 15 वर्ष
हमने सार्वजनिक और निजी क्षेत्रों की भूमिकाओं के बारे में बहस करते हुए 15 वर्षों को बर्बाद कर दिया है, जबकि हमारे वैश्विक प्रतियोगी अनुकूलन और नवाचार करते हैं। आर्थिक तर्क के लिए सबूत, 2009 अमेरिकी रिकवरी और पुनर्निवेश अधिनियम पर विचार करें सरकार प्रोत्साहन योजना और उपयोगिताओं के लिए समर्थन और मिलान स्मार्ट ग्रिड इन्वेस्टमेंट ग्रांट और स्मार्ट ग्रिड प्रदर्शन परियोजना कार्यक्रमों में निजी क्षेत्र। मार्च 2012 के रूप में, कुल आर्थिक उत्पादन में कम से कम $ 2.96 बिलियन उत्पन्न स्मार्ट ग्रिड परियोजनाओं का समर्थन करने के लिए $ 6.8 बिलियन का कुल निवेश मूल्य। कुल मिलाकर, 47,000 पूर्णकालिक नौकरियों के बारे में निवेश द्वारा समर्थित थे। प्रत्यक्ष व्यय के प्रत्येक $ 1 मिलियन के लिए, सकल घरेलू उत्पाद $ 2.5 मिलियन से बढ़कर $ 2.6 मिलियन हो गया।
हमने सार्वजनिक और निजी क्षेत्रों की भूमिकाओं के बारे में बहस करते हुए 15 साल बर्बाद कर दिए हैं, जबकि हमारे वैश्विक प्रतियोगी अनुकूलन और नवाचार करते हैं। हमें आधुनिकीकरण बुनियादी ढांचे के निवेश पर वापसी पर सार्वजनिक-निजी भागीदारी को नवीनीकृत करने, लाल टेप में कटौती करने और अनिश्चितता के बादल को कम करने की आवश्यकता है। जब राष्ट्र ने अतीत में इस तरह की रणनीतिक प्रतिबद्धताएं जताई हैं, तो भुगतान बहुत बड़ा हो गया है। अंतरराज्यीय राजमार्ग प्रणाली, चंद्र लैंडिंग परियोजना और इंटरनेट के बारे में सोचो।
उन चुनौतियों में से प्रत्येक को पूरा करके वाणिज्य, प्रौद्योगिकी विकास और दोनों के मिश्रण को सक्षम करके विश्व-अग्रणी आर्थिक विकास का उत्पादन किया गया है। इस प्रक्रिया में हमने एक उच्च प्रशिक्षित, अनुकूली कार्यबल विकसित किया है। अब, हमें यह तय करना होगा कि एक 21st सदी के डिजिटल समाज का समर्थन करने वाली इलेक्ट्रिक पावर और एनर्जी इन्फ्रास्ट्रक्चर का निर्माण करना है या 20th सदी के औद्योगिक अवशेष के रूप में पीछे रहना चाहिए।
यह आलेख मूल पर दिखाई दिया Ensia
के बारे में लेखक
मसूद अमीन टेक्नोलॉजिकल लीडरशिप में HW स्वेट चेयर के रूप में कार्य करता है, निर्देशन करता है तकनीकी नेतृत्व संस्थान (TLI) और एक है विश्वविद्यालय के प्रतिष्ठित शिक्षक प्रो और मिनेसोटा विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के एक प्रोफेसर। वह स्मार्ट, सुरक्षित और लचीला इन्फ्रास्ट्रक्चर को सक्षम करने पर काम करता है। वह स्मार्ट ग्रिड में व्यापक परियोजनाओं का नेतृत्व करता है, के अध्यक्ष हैं IEEE स्मार्ट ग्रिड, और स्मार्ट ग्रिड के जनक माने जाते हैं।
