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Las rejillas elegantes pueden emparejar oferta y demanda de la electricidad decentrally

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Los metros de la electricidad de la inteligencia desarrollados para tal sistema podrían cambiar los dispositivos eléctricos

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Para mejorar la gerencia de fluctuaciones en la electricidad suministrada por solar y enrolle las instalaciones, la red de la electricidad necesita trabajar más inteligente en el futuro. Los surtidores de la electricidad apuntan poder regular la consumición en base de fuente con la ayuda de una red inteligente de la electricidad, una rejilla elegante. Los metros inteligentes de la electricidad desarrollados para tal sistema podrían cambiar los dispositivos eléctricos por intervalos. Los investigadores del instituto máximo de Planck para la dinámica y el Self-Organization ahora han demostrado que los metros inteligentes de la electricidad pueden emparejar oferta y demanda de la electricidad decentrally y en una base enteramente uno mismo-organizada. Hasta ahora, los surtidores de la electricidad trabajaron en la asunción que necesitarían recoger datos de consumición centralmente y también centralmente coordinar oferta y demanda de la electricidad.

Esto hace el suministro de electricidad vulnerable a los ataques del pirata informático y también plantea las cuestiones de la protección de datos - los problemas que no se presentan con una solución completamente decentral de los investigadores máximos de Planck. El control de Decentral también relaja la necesidad del diseño complejo de la infraestructura de comunicaciones extensa que sería requerida para conectar millones de metros de la electricidad con los surtidores principales de la energía en futuro.

El uso de fuentes de energía renovable está creciendo rápidamente. Por ejemplo, desde principios de 2014, la entrada de fuentes de energía renovable ha alcanzado sobre el 28 por ciento de consumición de electricidad en Alemania - un nuevo, punto más alto. Sin embargo, con la subida de solar y enrolle las instalaciones, fluctuaciones en la red de la electricidad están también en la subida. Cuando portadas Alemania del sur de una nube, hay una inmersión precipitada en la cantidad de electricidad suministrada por las plantas de energía solar. Y cuando una tormenta se acerca, producción de electricidad en los aumentos de los parques del viento repentinamente y fluctúa aún más que generalmente. Tales fluctuaciones no se presentan en la red tradicional de la electricidad, como los generadores en las centrales eléctricas con carbón y las centrales nucleares restantes chug a lo largo regularmente de día en día hacia fuera, proporcionando una fuente constante de electricidad.

Las fluctuaciones cada vez mayores de la entrada tendrán que ser compensadas en el futuro por variaciones simultáneas en la consumición de electricidad. Por ejemplo, cuando el viento y el sol proporcionan mucha energía, las unidades de refrigeración de climatizador en centros de cálculo y los almacenes, y las estaciones de carga del coche eléctrico debe ser puesto para arriba; cuando la producción sumerge, deben ser puestas en stand-by. Para alcanzar esto, los surtidores de la energía quisieran equipar a sus clientes en el futuro de los dispositivos de control de la electricidad, metros elegantes supuestos. Éstos serían instalados en hogares o premisas de la compañía y transmitir los datos que recogen automáticamente al surtidor de la energía. Dependiendo de la fuente disponible de electricidad, el hogar y los dispositivos industriales podían entonces ser con./desc. cambiado. Los clientes son más probables adoptar tales sistemas si les ofrecen exceso de energía en precios bajos. Para coordinar el suministro de electricidad y la demanda, los investigadores en el instituto máximo de Planck para la dinámica y el Self-Organization en Göttingen han introducido un nuevo concepto que se centra en emparejar completamente decentral del suministro de electricidad y de la demanda.

Los piratas informáticos podrían traer una red central de la fuente a un alto

El hoy disponible de los conceptos para un trabajo inteligente futuro de la red de la electricidad (rejilla elegante) sobre la asunción que los datos para todos los consumidores y generadores de la electricidad serían recogidos centralmente por el surtidor de la energía. Sin embargo, según Benjamin Schäfer, físico del instituto máximo de Planck para la dinámica y el Self-Organization, este acercamiento implica varios riesgos: “Esta clase de control central es objetivos potenciales para los ataques del pirata informático.” Si alguien corta en el centro de control vía el Internet, podrían en peor de los casos traer la red de la fuente a una parada completa. En tiempos de criminalidad cada vez mayor del Internet, este panorama se debe tomar seriamente. “Por otra parte, queda aclarar cómo la protección de datos podría ser garantizada si los datos de consumición del cliente se están transmitiendo constantemente a una localización central.”

Por esta razón, Benjamin Schäfer, miembro del grupo de investigación de Marc Timme, “dinámica de la red” examinó si el control central es realmente esencial. La inspiración para el proyecto fue proporcionada por un socio de los investigadores máximos de Planck, el director de gerente de la rejilla elegante fácil Karlsruhe-basada de la compañía, Thomas Gualterio de la cooperación. Su compañía desarrolla las soluciones del sistema para la operación de las redes decentral de la energía - que es las redes de la electricidad, en las cuales la electricidad no es proporcionada exclusivamente por las centrales eléctricas grandes y es suministrada cada vez más por los pequeños generadores numerosos. Como parte de este estudio, de Benjamin Schäfer, junto con Marc Timme, su colega anterior Dirk Witthaut y estudiante Moritz Matthiae de los amos, examinado si, y cómo, los metros elegantes instalados en las premisas de los clientes podrían regular la consumición directamente y decentrally sin un desvío vía un sistema de control central.

Con este fin, los físicos desarrollaron un modelo matemático en el cual simularon los generadores y a los consumidores de la electricidad. Quisieron descubrir si la red entera sigue siendo estable cuando la regulación se realiza decentrally e implica no más la coordinación con el surtidor central de la energía. ¿La red podría funcionarse con en base más o menos uno mismo-organizada? Básicamente, la frecuencia de la red, es decir la frecuencia en la cual la corriente alternada oscila en la red de la fuente, se utiliza como parámetro para la regulación. Se define en 50 Hertz y puede desviarse solamente de este valor de blanco como resultado de fluctuaciones de la red por un máximo de 0.2 Hertz. Si un frente de la tormenta obscurece los cielos sobre un parque solar, por ejemplo, o una planta de aluminio pone en marcha su maquinaria, menos electricidad está disponible la red localmente y la frecuencia baja levemente. Si el sol genera más electricidad otra vez o apagan a los consumidores importantes de la electricidad, una energía más eléctrica es disponible y las subidas de la frecuencia. Los surtidores de la electricidad deben tomar medidas activas para mantener la frecuencia de 50 Hertz y para evitar averías en la red.

Los metros elegantes pueden controlar la consumición de electricidad decentrally

Schäfer y sus colegas ahora han tenido éxito en la demostración de que tales averías pueden ser compensadas realmente si responden los dispositivos de control de la electricidad directamente. Los metros elegantes son así enteramente capaces de usar cambios de la frecuencia como parámetro y de controlar la consumición de electricidad de dispositivos eléctricos conectados ellos mismos. Schäfer superó un desafío particular con su análisis: Se sabe que muchos dispositivos tienen una respuesta retrasada a los cambios a corto plazo de la frecuencia en la red, que se presentan a veces dentro de un período de milisegundos - por ejemplo, una unidad de refrigeración de climatizador tiene una respuesta retrasada cuando el compresor tiene que ser con./desc. cambiado. Schäfer se preguntaba cuánto tiempo tal retardo puede ser y si puede ser que prevenga el control directo de las fluctuaciones de la frecuencia a través de los metros elegantes instalados en las premisas de los consumidores.

Sus resultados son muy positivos. Él estableció que los metros elegantes no tienen que reaccionar inmediatamente mientras que fluctuaciones más pequeñas se balancean a menudo hacia fuera dentro de algunos segundos o fracciones segundo. Para fluctuaciones más grandes, esta clase de retardo es realmente útil. Por lo tanto, es ideal si los metros elegantes hacen un promedio hacia fuera de los valores de la frecuencia durante algunos segundos, después intervienen, y regulan y adaptan la consumición por consiguiente. Este medios, por supuesto, que un suficiente número de metros elegantes y de dispositivos eléctricos debe ser activado siempre de modo que el impacto en la red de la electricidad sea adecuado. “Ningún estudio anterior analizaba detalladamente si una rejilla elegante puede funcionar realmente sin control central. Nuestro análisis ha demostrado por primera vez que esto es posible en principio,” dice a Marc Timme.

Un sistema de control decentral de esta naturaleza ofrecería ventajas enormes. Particularmente, sería no más necesario construir la infraestructura de comunicaciones extensa que sería requerida de otra manera para conectar millones de metros elegantes con los surtidores principales de la energía.