Kekuatan untuk Rakyat

Saat itu tengah hari di California yang cerah dan tim Anda berebut untuk menyelesaikan presentasi kesepakatan saat BAM! listrik turun. Anda telah terjebak dalam pemadaman bergilir yang telah diperintahkan oleh regulator negara bagian saat gelombang panas membawa jutaan AC. Baterai cadangan akan memberi Anda cukup waktu untuk mematikan sistem, tetapi Anda dapat melupakan penyelesaian presentasi itu. Mati lampu, kan?



Tidak ketika sepasang turbin seukuran lemari es di belakang kantor Anda hidup kembali, mengubah gas alam menjadi aliran elektron yang stabil untuk membuat kantor tetap bersenandung. Sistem seperti turbin mikro ini, bersama dengan sel bahan bakar yang mengekstrak daya listrik dari bahan bakar tanpa membakarnya, mengubah aturan dalam permainan daya. Anda tidak lagi harus bergantung pada utilitas monopoli yang dapat menerima Anda-dan kebutuhan daya Anda-begitu saja.

5 Paten untuk Diperhatikan

Kisah ini adalah bagian dari edisi Mei 2001 kami





  • Lihat sisa masalah
  • Langganan

Generator tenaga mikro ini juga bukan hanya tentang cadangan darurat. Mereka dapat memberikan daya berkualitas lebih tinggi 24/7 daripada yang dapat Anda beli dari utilitas lokal Anda. Tancapkan ke salah satu sistem ini dan Anda akan menghindari lonjakan tegangan dan penurunan tegangan komputer yang merusak listrik yang keluar dari stopkontak berbagai taman. Dan tenaga mikro berarti Anda dapat meninggalkan jaringan saat harga listrik melonjak, atau bahkan menghasilkan uang ekstra dengan mengekspor daya ke tetangga Anda. Sebarkan daya mikro yang cukup ke seluruh jaringan, dan jaringan itu sendiri akan mulai mempelajari trik yang dapat membuat pemadaman listrik di seluruh wilayah menjadi kenangan yang tidak menyenangkan.

jus premium

Ketika ketergantungan kita pada sistem listrik dan elektronik meningkat, banyak bisnis-dan konsumen-membutuhkan kinerja yang lebih baik daripada keandalan 99,9 persen yang disediakan jaringan listrik lokal. Pengguna yang menuntut ini membutuhkan apa yang disebut utilitas sebagai daya premium: jus listrik murni kelas atas yang mengalir tanpa henti. Pabrikan, bank, penyedia telekomunikasi—hampir semua perusahaan yang bergantung pada komputer atau peralatan digital seperti server Web dan router—membutuhkan daya premium. Dan satu-satunya cara pasti untuk mendapatkannya, para ahli energi setuju, adalah dengan membuatnya sendiri.



Operasi industri telah lama melakukan hal itu, tetapi pengguna perumahan atau komersial tidak dapat memenuhi kebutuhan mereka menggunakan sistem tenaga kecil yang tersedia: generator diesel yang membuat rumah sakit tetap hidup terlalu keras dan kotor untuk lingkungan pinggiran kota. Tenaga surya terus menjadi lebih murah, tetapi tidak selalu menghasilkan kilowatt. Bukannya teknologi ini mampu membuat banyak perbedaan, karena undang-undang negara bagian membuat sebagian besar konsumen listrik terbelenggu pada utilitas lokal mereka. Deregulasi mengubah semua itu, membebaskan konsumen dan melepaskan arus investasi dan inovasi. Produk pertama dari gelombang perkembangan teknologi ini adalah turbin mikro yang bersih, tenang, dan dapat diandalkan, yang dikembangkan pada tahun 1960-an untuk menyediakan tenaga listrik untuk sistem pendingin udara dan sirkulasi di pesawat. Mereka turun ke pasar konsumen pada awal 1990-an berkat Rosen Motors, perusahaan yang diciptakan oleh salah satu pendiri Compaq Computer Ben Rosen untuk membangun mobil listrik hibrida bertenaga turbin.

cara mengalahkan hirevue

Perusahaan Rosen berada di depan waktu, dan membayar harga, lipat pada tahun 1997 tepat sebelum Toyota dan Honda meluncurkan hibrida gas-listrik di Jepang. Tahun lalu, raksasa mobil Jepang membawa mobil hibrida ke Amerika, memaksa Detroit untuk membuat rencana tergesa-gesa untuk mobil hibridanya sendiri.

Meskipun usaha mobil perusahaan runtuh, sumber daya mikroturbinnya hidup di usaha Rosen lain: Turbin Capstone yang berbasis di Chatsworth, CA. Turbin mikro 30 kilowatt Capstone berfungsi seperti pembangkit listrik berbahan bakar gas alam beberapa ratus megawatt yang menopang jaringan listrik. Nyalakan bahan bakar (gas alam, bensin, minyak tanah - apa saja yang terbakar) dan gas pembakaran yang berkembang pesat mendorong bilah turbin untuk memutar rotor dan menghasilkan listrik. Knalpot dari mikroturbin hanya mengandung sekitar tiga bagian per juta oksida nitrogen pembentuk asap—sekitar seratus kali lebih sedikit daripada generator diesel—dan hampir tidak ada jelaga.

Dan mikroturbin siap untuk menempuh jarak tanpa terbakar, berkat bantalan udara yang mengapungkan turbin pada lapisan turbulen udara yang hanya setebal dua mikrometer. Bantalan udara tidak mengalami gesekan dan tidak aus, bahkan pada kecepatan yang tinggi—lebih dari 1.500 putaran per detik di turbin Capstone—yang akan membakar bantalan yang dilumasi.



Pembangkit listrik sel bahan bakar akan berjalan lebih lancar dan lebih murah karena berbentuk padat: daripada membakar hidrokarbon, sel bahan bakar menggunakan uap dan katalis untuk melepaskan atom hidrogen bahan bakar dan melepaskan elektronnya. Menghindari pembakaran dan melewati mekanik membuat teknologi ini bersih dan efisien: sel bahan bakar yang berjalan dengan gas alam melepaskan hampir tidak ada nitrogen oksida dan mengubah 40 persen energi bahan bakar menjadi listrik (sepertiga lebih banyak dari turbin mikro). Menangkap energi yang terbuang dengan menggunakan produk sampingan air panas sel bahan bakar untuk menghangatkan udara dan air gedung mendorong efisiensi energi keseluruhan hingga 80 persen atau lebih.

Setidaknya setengah lusin jenis sel bahan bakar sedang dikembangkan untuk pembangkit tenaga listrik. Harapan terbaik untuk unit yang lebih kecil dan lebih terjangkau terletak pada versi yang ringan dan ringkas berdasarkan struktur yang dikenal sebagai membran penukar proton. Ini adalah teknologi yang kami berterima kasih kepada industri otomotif; Ford, DaimlerChrysler dan Toyota menginvestasikan miliaran untuk membuat berbagai sel bahan bakar ini kuat dan cukup murah untuk menggantikan mesin pembakaran internal ( melihat Isi dengan Hidrogen , TR November/ Desember 2000 ).

Saat teknologi menyebar dari industri otomotif, sejumlah perusahaan rintisan, termasuk Ballard Power Systems of Burnaby, British Columbia, dan Plug Power of Latham, NY, mendorong teknologi membran pertukaran proton untuk produksi listrik stasioner. Tujuannya adalah pembangkit listrik 1 hingga 15 kilowatt untuk memungkinkan sebuah keluarga mendeklarasikan kemerdekaan dari jaringan listrik; unit yang lebih besar, 60 hingga 250 kilowatt, akan melakukan hal yang sama untuk kantor. Meskipun perusahaan-perusahaan ini memiliki rencana pemasaran yang agresif, kenyataan—dalam bentuk hambatan teknis—mulai mengganggu. Plug Power dan mitra pemasarannya, General Electric, berencana menjadi yang pertama memasarkan ribuan unit residensial tahun ini. Namun, rekayasa unit untuk operasi tanpa kesalahan yang terus-menerus terbukti rumit, dan Plug Power sekarang mengharapkan untuk memperkenalkan sistem sel bahan bakar komersial pada paruh pertama tahun 2002.

Jaring Pengaman Listrik

Micropower menemukan beberapa aplikasi pertamanya dalam operasi jarak jauh yang memiliki akses yang tidak memadai ke listrik yang dihasilkan secara terpusat. Turbin mikro telah menjadi hit di rig pengeboran minyak di Alberta, Colorado dan Texas, misalnya. Rig ini berada di atas cadangan emas cair yang kaya energi, tetapi terletak di luar jaringan atau di tepinya, di mana aliran listrik tidak dapat mendukung alat berat. Penangkaran liar modern juga berada di bawah tekanan dari regulator lingkungan untuk mengekang pembakaran gas sarat belerang yang terkait dengan banyak sumur. Turbin mikro akan bekerja pada apa saja, termasuk gas asam ini, jadi angkut satu ke kepala sumur dan Anda dapat membuat gangguan lingkungan ini bekerja dengan menyalakan pompa.

Keekonomian pembangkitan listrik tanpa menimbulkan biaya bahan bakar sangat menarik sehingga turbin mikro dapat mengubah banyak sumur minyak menjadi pembangkit listrik jarak jauh yang menghasilkan kelebihan daya untuk dijual melalui jaringan. Kapasitas untuk ekspansi sangat besar: sumur minyak di Texas saja biasanya menghasilkan satu miliar meter kubik gas asam per tahun. Itu cukup untuk menghasilkan lebih dari 400 megawatt listrik, setara dengan pembangkit listrik skala menengah. Tempat pembuangan sampah dan pabrik pengolahan air limbah mungkin menjadi yang berikutnya untuk mendapatkan uang. Sejak musim semi lalu, sebuah mikroturbin Capstone telah mencerna metana yang difermentasi dari tumpukan sampah terbesar kedua di dunia-tempat pembuangan sampah Puente Hills Kabupaten Los Angeles-sambil hanya menghasilkan 1,3 bagian per juta dari nitrogen oksida. Itu jauh lebih bersih daripada 30 bagian per juta yang dilepaskan saat gas dinyalakan.

Tetapi mengubah gas limbah adalah peluang khusus, dan perusahaan seperti Capstone dan Ballard berharap lebih banyak lagi. Rencana mereka: menangkap gelombang deregulasi dan mengubah jutaan konsumen listrik menjadi produsen listrik. Deregulasi menyapu bersih perlindungan monopoli yang membuat produsen listrik baru—khususnya konsumen perumahan dan komersial—keluar dari pasar. Di bawah lingkungan monopoli, tidak masalah jika Anda memiliki teknologi luar biasa ini untuk dihasilkan sendiri karena Anda berkewajiban untuk membeli kekuatan Anda dari utilitas, kata Wayne Gardner, manajer pengembangan dan strategi bisnis di Exelon Capital Partners-the Philadelphia-based lengan modal ventura dari raksasa listrik AS Exelon.

Karena deregulasi menawarkan kebebasan yang lebih besar kepada konsumen untuk menghasilkan tenaga, deregulasi juga memberi mereka lebih banyak alasan untuk melakukannya. Transisi yang sulit ke pasar yang dideregulasi menimbulkan kabut ketidakpastian atas industri tenaga listrik, mencegah utilitas untuk menambah kapasitas pembangkit dan meningkatkan jalur transmisi mereka. Pakar energi menyalahkan transisi California yang ragu-ragu menuju pasar tenaga yang kompetitif sebagai penyebab kehancurannya musim dingin ini. Dan satu solusi untuk jaringan yang sakit, menjadi jelas, adalah tenaga mikro. Daya premium jelas merupakan pasar jangka pendek yang dominan untuk daya terdistribusi, kata Dan Rastler, pakar daya terdistribusi di Electric Power Research Institute di Palo Alto, CA. Sistem distribusi yang ada tidak mampu memenuhi kebutuhan keandalan pasar tersebut.

Listrik premium sudah menjadi pasar hingga miliar per tahun di Amerika Utara, menurut firma riset Frost & Sullivan. Saat ini, sebagian besar berasal dari baterai dan mesin diesel yang berfungsi sebagai sumber daya cadangan. Tetapi kebebasan untuk menghasilkan listrik sendiri dapat membuka pasar ini. Pencari tenaga listrik premium yang menghubungkan mikroturbin dan sel bahan bakar ke saluran gas alam tidak lagi terbatas menggunakan generator mereka hanya ketika lampu padam. Mereka dapat menghemat uang dengan menyalakan setiap kali harga jaringan melebihi biaya bahan bakar. Beberapa negara bagian bahkan mengizinkan produsen tenaga mikro untuk menjual kelebihan tenaga kembali ke jaringan untuk mendapatkan keuntungan.

Kemampuan untuk memainkan pasar tenaga listrik ini akan tumbuh ketika utilitas bergerak menuju penetapan harga waktu nyata, di mana harga tenaga listrik dari jaringan mencerminkan biaya untuk memproduksinya. Selama masa permintaan puncak, ketika utilitas harus menyalakan pabrik mereka yang paling tidak efisien, harga melonjak. Unit tenaga mikro akan memantau harga melalui koneksi Internet atau melalui sinyal digital yang tertanam di listrik itu sendiri. Dengan menggunakan informasi ini, mereka akan membandingkan harga untuk gas dan listrik dan secara otomatis menyala ketika spread menguntungkan.

Namun pembangkit listrik bukanlah kompetensi inti untuk sebagian besar bisnis (apalagi konsumen perumahan), jadi penting untuk menemukan orang-orang yang dapat menjalankan tenaga mikro dengan lancar. Dengan naiknya harga gas alam, menyalakan tenaga mikro pada waktu yang salah dapat menghabiskan banyak biaya. Pengembang teknologi dan banyak investor telah menempatkan lebih fokus untuk mengembangkan teknologi tanpa memikirkan sisi operasi siapa yang akan mendukungnya, siapa yang akan menginstalnya, siapa yang akan menjaminnya, kata Gardner dari Exelon.

Jawaban terbaik Capstone adalah Williams International, raksasa energi berbasis di Tulsa, OK yang menjual atau menyewakan 60 dari 1.000 mikroturbin pertama yang diproduksi Capstone hingga November lalu. Williams, yang jaringan pipanya membawa hampir 20 persen pasokan gas alam AS, menyediakan paket layanan energi lengkap: membiayai unit tenaga mikro, menyediakan daya dari jaringan, dan membantu konsumen menentukan kapan pencukuran puncak masuk akal (perusahaan adalah pedagang terkemuka listrik dan gas alam). Mory Houshmand, direktur unit Williams Distributed Power Services, mengatakan Williams mengharapkan pedagang grosirnya di Amerika Serikat, Amerika Selatan dan Asia Tenggara untuk memasang sekitar 1.500 mikroturbin tahun ini, dan 2.000 hingga 3.000 lainnya pada tahun 2002.

Enron-raksasa energi yang berbasis di Houston dan saingan Williams-melihat peluang yang sama datang dengan sel bahan bakar. Musim gugur yang lalu, Enron menjalin aliansi dengan FuelCell Energy, menginvestasikan juta di startup Danbury, CT, dan memperoleh opsi pada 1,3 juta lembar saham lainnya jika perusahaan menjual sel bahan bakar karbonat cair senilai lebih dari 55 megawatt (cukup untuk menerangi 10.000 rumah). Jeremy Blachman, chief operating officer untuk Enron Energy Services, optimis pada tenaga mikro. Ketika harga pasar listrik melonjak di mana-mana dan mencapai beberapa tingkat yang telah kita lihat selama puncak permintaan musim panas-hingga .000 per megawatt-jam-maka pembangkit terdistribusi dengan sel bahan bakar menjadi jauh lebih ekonomis. (Bahkan dengan harga setinggi langit saat ini, biaya gas alam kurang dari 0 per megawatt-jam untuk menyalakan mikroturbin dan kurang dari per megawatt-jam untuk menjalankan sel bahan bakar.)

Kekuatan dari Semua Orang

Untuk perusahaan energi besar seperti Williams dan Enron, iming-iming tenaga mikro melampaui penjualan dan penyewaan pembangkit listrik kecil. Organisasi-organisasi ini melihat peluang berkembang yang memungkinkan mereka menjual gas dan listrik secara massal. Gabungkan keluaran ribuan sel bahan bakar dan turbin kecil menjadi pembangkit listrik virtual, dan pencukuran puncak menjadi perdagangan daya. Jika Williams dari jarak jauh dapat mengaktifkan ribuan mikroturbin di tempat pelanggannya, perusahaan dapat menghasilkan ratusan megawatt untuk dijual di pasar grosir. Houshmand mengatakan ini dapat secara dramatis menurunkan biaya mikroturbin, menarik perusahaan seperti miliknya untuk menanggung bagian yang lebih besar: Lihat telepon seluler. Beberapa tahun yang lalu harganya sangat mahal, dan sekarang penyedia layanan memberikannya. Mengapa? Karena mereka menjual layanan.

Gagasan pembangkit listrik virtual juga dapat memikat utilitas tradisional yang, sampai sekarang, suam-suam kuku terhadap teknologi yang memungkinkan konsumen dan bisnis menghasilkan tenaga mereka sendiri. Di masa lalu, utilitas mendirikan hambatan untuk daya terdistribusi, seperti biaya pemeliharaan untuk layanan cadangan darurat. Ritchie Priddy, direktur asosiasi untuk energi terdistribusi di Cambridge Energy Research Associates di Cambridge, MA, mengatakan bahwa utilitas tetap ambivalen tentang tenaga mikro. Misalnya, banyak utilitas sekarang membayar eceran untuk kelebihan energi dari panel surya atau turbin angin-tetesan energi yang menimbulkan sedikit persaingan. Tapi utilitas yang sama membayar sedikit atau tidak sama sekali untuk kelebihan daya dari mikroturbin dan diesel, di mana kilowatt benar-benar bisa bertambah. Beberapa utilitas merangkul generasi terdistribusi, tetapi sejujurnya mereka melakukannya dengan persyaratan mereka, kata Priddy, mantan manajer perusahaan utilitas.

Pendukung tenaga mikro seperti Priddy ingin meyakinkan perusahaan listrik bahwa proliferasi generator tenaga mikro dapat membantu operasi mereka dengan membantu menstabilkan jaringan. Ada beberapa tanda harapan. Utilitas Jepang, misalnya, mensubsidi pengembangan sel bahan bakar perumahan yang memanaskan air dan menghasilkan satu kilowatt listrik-tidak cukup untuk memberi daya pada rumah tangga (pemanggang roti saja mengkonsumsi lebih dari satu kilowatt), tetapi cukup secara agregat untuk memudahkan regangan pada saluran listrik yang kelebihan beban. Pembangkit listrik virtual dapat memiliki efek yang lebih dinamis pada jaringan: daripada meminta konsumen untuk mematikan peralatan mereka ketika permintaan listrik mencapai puncaknya, bayangkan pengontrol jaringan California yang terkepung dari jarak jauh mengaktifkan ribuan mikroturbin dan sel bahan bakar untuk memenuhi permintaan puncak.

bersembunyi

Teknologi Aktual

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Kebijakan Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Bukit Silikon

Komputasi

Majalah Berita Mit

Kecerdasan Buatan

Ruang Angkasa

Kota Pintar

Blockchain

Cerita Fitur

Profil Alumni

Koneksi Alumni

Fitur Berita Mit

1865

Pandangan Ku

77 Jalan Massal

Temui Penulisnya

Profil Dalam Kemurahan Hati

Terlihat Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pemilu 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Pemadam Kebakaran

Cerita Tak Terbatas

Proyek Teknologi Pandemi

Dari Presiden

Sampul Cerita

Galeri Foto

Direkomendasikan