Comunidades sustentáveis ​​abastecidas pela produção local de energia renovável estão começando a se estabelecer nos EUA. Com o uso de edifícios com eficiência energética e distribuição de meios de geração de energia, como painéis solares, em todos os edifícios nestes distritos, as comunidades conseguem produzir energia suficiente para suas necessidades locais - alcançando um equilíbrio anual de energia zero líquido (NZE).

Contudo, esta média anual encobre as flutuações de energia locais que podem desafiar a rede elétrica de suporte. Por exemplo, um pico na produção de energia em um dia ensolarado pode causar violações de voltagem que podem exceder os padrões permitidos para eletrodomésticos.

Para permitir a expansão dos distritos NZE para criar áreas urbanas mais sustentáveis, pesquisadores integraram considerações sobre a rede elétrica no modelo de um distrito NZE recém-planejado e examinaram as flutuações de energia em intervalos de 15 minutos. A análise e as recomendações são apresentadas no Jornal de energia renovável e sustentável .

“Tínhamos uma parceria única entre fornecedores de concessionárias de energia elétrica, desenvolvedores de construção, proprietários de terras e outras partes interessadas, que nos permitiu olhar para isso de uma perspectiva holística e chegar a uma solução que seja melhor para todos a um custo total mais baixo, "disse Bri-Mathias Hodge, que liderou o estudo no Laboratório Nacional de Energia Renovável no Colorado.

O planejamento centralizado fornece um meio de garantir proativamente um serviço confiável de eletricidade para os distritos. Uma maneira de alcançar o gerenciamento central pode ser por meio da propriedade do utilitário ou da operação de dispositivos distribuídos, como sistemas de energia solar e baterias.

Para modelar esta nova estrutura centralizada, a equipe combinou software de distribuição de energia e modelagem de eficiência energética. Eles aplicaram seu modelo integrado ao distrito residencial movido a energia solar de 100 edifícios planejado em Denver, Colorado — Estação Peña PRÓXIMO.

Usando dados solares e de construção muito mais detalhados com maior tempo e resolução geográfica do que anteriormente considerado, a equipe foi capaz de calcular um número exaustivo de cenários potenciais, encontrar a melhor maneira de obter NZE com os custos mais baixos e com o mínimo de impactos de confiabilidade.

"O surpreendente foi a magnitude da diferença, da perspectiva do sistema de energia, entre o equilíbrio de NZE anual em comparação com a base de 15 minutos, "disse Hodge, que explicou que fontes alternativas de energia seriam essenciais para compensar a folga diária no fornecimento de energia quando o sol está baixo à noite, bem como flutuações sazonais.

Outro aspecto particularmente importante para manter a operação da rede elétrica e evitar reconstruções dispendiosas foi a aplicação de esquemas avançados de controle do inversor de energia solar para manter o equilíbrio de energia local.

Outros planejadores distritais da NZE estão tentando aplicar a ferramenta de planejamento centralizado. Para acelerar o processo, A equipe de Hodge está automatizando a aplicação de seu modelo, além de integrar outros fatores, como carregamento de carro elétrico.