Newswise – آزمایشگاه ملی Oak Ridge وزارت انرژی و سایر موسسات در کارگاه آموزشی Climate READI Southeast که توسط EPRI و برنامه انرژی آبی ORNL در تاریخ 10-11 آوریل برگزار شد، به سهامداران صنعت در کاوش راه حل های انعطاف پذیری آب و هوای شبکه برق پیوستند.

با افزایش فراوانی رویدادهای شدید آب و هوایی و افزایش وابستگی جامعه به برق، EPRI Climate READi یا ابتکار عمل واقعی و سازگاری را راه‌اندازی کرد تا رویکردی جامع، منسجم و مشارکتی برای کاهش خطرات اقلیم فیزیکی، ارائه انرژی پایدار و امکان برنامه‌ریزی پایدار ارائه کند. .

دانشمندان در آزمایشگاه ملی وزارت انرژی مدت‌هاست که روی مسائل مربوط به رابطه آب-انرژی کار می‌کنند و تشخیص می‌دهند که سیستم‌های آب و انرژی به شدت به هم مرتبط هستند و در حال حاضر تحت استرس هستند. سوزان هابارد، معاون علمی و فناوری ORNL در کارگاه آموزشی در ناکسویل، تنسی گفت: «تغییرات آب و هوا اکنون این استرس را تشدید کرده است. ما اکنون می دانیم که در نظر گرفتن پایداری انرژی و کربن زدایی در زمینه تغییرات آب و هوا و در مناطق کلیدی مهم است.

او گفت که این گردهمایی و تلاش های اطلاع رسانی مشابه فرصت خوبی برای گرد هم آوردن بسیاری از صداها برای یافتن راه حل هایی برای تقویت عملیات شبکه در برابر شرایط آب و هوایی شدید مانند طوفان ها و طوفان های زمستانی غیرعادی است که در چند سال گذشته برق جنوب شرق را تحت تاثیر قرار داده است.

مورگان اسکات، مدیر تلاش EPRI’s Climate READI، گفت که این نشست فرصتی برای تمرکز بر خطرات خاص منطقه ای با تمرکز علمی فراهم می کند. این کارگاه به بررسی دو خطر چالش برانگیز اقلیمی در جنوب شرقی، سرمای شدید و طوفان، که می تواند به طور قابل توجهی بر جوامع ساحلی و داخلی تأثیر بگذارد، و نحوه اطلاع رسانی برنامه ریزی سیستم انرژی منطقه با در نظر گرفتن این خطرات، پرداخت. اسکات با طیف گسترده ای از شرکت کنندگان در اتاق، از جمله شرکت های انرژی و اعضای گروه Climate READI Affinity، گفت: “ما اینجا هستیم تا شکاف بین جامعه علمی و متخصصان انرژی را پر کنیم.”

هابارد تاکید کرد که آزمایشگاه های ملی DOE برای رسیدگی به این مشکل با تمرکز چند رشته ای خود مناسب هستند. تخصص علم و فناوری و منابع در ORNL، مانند مدل‌های سیستم در مقیاس زمین و شبیه‌سازی‌های شبکه‌ای که روی سریع‌ترین ابررایانه جهان اجرا می‌شوند، می‌توانند به برنامه‌ریزان کمک کنند تا نحوه تغییر محیط و سیستم‌های انرژی را بهتر درک کنند. داده های دقیق در مورد قطع برق، حوضه های آبخیز و زیرساخت انرژی همراه با ابزارهای آگاهی موقعیتی شبکه در زمان واقعی می تواند به برنامه ریزان، تنظیم کننده ها، اولین پاسخ دهندگان و سایر تصمیم گیرندگان کمک کند تا سیستم شبکه را برای رویدادهای شدید پیش بینی و آماده کنند.

شرکت کنندگان در این صنعت تجربیات گذشته خود مانند سیل و خسارت باد ناشی از طوفان های کاترینا و هاروی، و همچنین قطع برق و تجهیزات یخ زده ناشی از طوفان های زمستانی غیرعادی را به اشتراک گذاشتند. این کارگاه نشان داد که چگونه آزمایشگاه‌های ملی DOE، اداره ملی اقیانوسی و جوی و سایر نهادها این رویدادهای منحصربه‌فرد را مطالعه کرده‌اند و ابزارهای مبتنی بر علم را برای کمک به تلاش‌های برنامه‌ریزی ایجاد کرده‌اند.

مجریان گفتند که گرم شدن آب و هوا مجموعه ای از چالش ها را به همراه دارد، از جمله آماده شدن برای طوفان های زمستانی ویرانگر اما نادر که می تواند برخی از سیستم های شبکه ای را به دام بیندازد، فقط به این دلیل که کمتر در آب و هوای گرم رخ می دهد. آنها به گرداب قطبی اواسط فوریه 2021 اشاره کردند که مجموعه ای از طوفان های برف و یخ، دمای پایین بی سابقه، بیش از 10 میلیون قطع برق و تقریباً از کار افتادن شبکه برق تگزاس را به همراه داشت. شبکه جنوب شرقی همچنین توسط طوفان زمستانی الیوت در دسامبر 2022 به چالش کشیده شد، جایی که دما بیش از پیش‌بینی‌ها کاهش یافت و در آنجا باقی ماند و منجر به از دست رفتن 90500 مگاوات تولید پیک و 1.5 میلیون قطعی برای مشتریان در شرق دو سوم یک کشور شد.

در رویدادهای طوفان، شرکت‌کنندگان آسیب احتمالی سیل را نه تنها در اثر طوفان‌های ساحلی، بلکه در اثر باران‌های شدید و طولانی‌مدت در حین حرکت طوفان‌ها به داخل خشکی و گاهی متوقف شدن آن، برجسته کردند. اپراتورهای برق در حال حاضر اقداماتی مانند ساخت پست های بالای زمینی و انتقال سوئیچ ها و شیرهای مهم در زیرساخت ها برای محافظت در برابر حوادث آینده انجام می دهند.

Shih-Chie Kao، مجری ORNL برنامه برق آبی و هست گروه علوم و مهندسی منابع آبابزارهای مفید هیدرولوژیکی توسعه یافته در ORNL را معرفی کرد، مانند TRITON، یک جعبه ابزار دو بعدی رواناب برای نیازهای عملیاتی، که رویدادهای سیل را با استفاده از ابر رایانه ها برای ایجاد سریع نقشه های سیل دقیق مناطق هدف شبیه سازی می کند. کائو و تیمش با استفاده از TRITON، کل حوضه رودخانه میسوری را با وضوح 30 متر و 10 متر مدل‌سازی کرده‌اند و اطلاعات مهمی را در مورد اینکه چگونه یک منطقه خاص ممکن است تحت تأثیر رویدادهای شدید آب و هوایی قرار گیرد، ارائه کرده‌اند. همچنین داده های منبع باز را در مقیاس توصیف می کند پیش بینی آب اقلیمی برای کل کشور توسط ORNL به عنوان بخشی از کار DOE در مورد قانون آب ایمن توسعه یافته است.

کائو خاطرنشان کرد که یکی از بزرگترین ابزارهای ORNL برای حل مشکلات در مقیاس بزرگ است یک ابر کامپیوتر مرزیسریع ترین و اولین در کشور کامپیوترهای exascale سیستم پشتیبانی از علم شتاب دهنده Frontier یکی از دارایی های Oak Ridge Leadership Computing Facility است، یک تسهیلات کاربری دفتر علوم DOE که تا زمانی که نتایج در حوزه علمی منتشر شده باشد، به طور رایگان در دسترس صنعت است و می تواند برای پیشبرد درک باز علمی یا مهندسی مورد استفاده قرار گیرد. او تاکید کرد که مرز منبع بزرگی است که می توان آن را نادیده گرفت یا دور از دسترس فرض کرد.

هابارد همچنین درباره فرصت های مشارکت با ORNL صحبت کرد موسسه علوم تغییر اقلیمیا CCSI که اکتشافات خود را در علوم محاسباتی برای ارائه ابزارهای مفید برای بخش انرژی به کار می گیرد. CCSI با شرکای خود کار می کند تا داده ها، دانش و درک کاربردی علم تغییرات آب و هوا را به راه حل های عادلانه و پایدار برای جوامع، مناطق و سراسر کشور تبدیل کند.

نیلز استنویگ، پیشرو برای گروه پایداری سیستم های انرژی در ORNL، بررسی شد مدل تاب آوری انرژی آمریکای شمالی یا NAERM، که قابلیت های مدل سازی را برای سیستم های انرژی وابسته به یکدیگر، ارزیابی تهدید و قابلیت های برنامه ریزی فراهم می کند. این مدل که برای DOE و دیگر آژانس‌های فدرال طراحی شده است، داده‌های زمان واقعی را در سیستم انرژی انبوه وابسته به هم، خطوط لوله گاز طبیعی و زیرساخت‌های تامین یکپارچه می‌کند. مدل با استفاده از قابلیت های ORNL مرکز یکپارچه سازی و استقرار شبکهاو گفت که به کاربران این امکان را می دهد تا استراتژی های کاهش را توسط صنعت در منطقه برای انعطاف پذیری کلی بهتر سیستم شبکه متصل به هم مرتبط کنند.

هابارد گفت که ایجاد انعطاف پذیری آب و هوا در شبکه برق نیازمند مشارکت ها و همکاری های جدید است. او گفت: «ساخت شبکه‌هایی از افراد با تجربیات و دیدگاه‌های مختلف برای حل این چالش‌ها مهم است.

در چارچوب همگرایی تحقیقات آب و هوا، آب و انرژی، ORNL در چندین پروژه و ابزار مرتبط دیگر که می توانند برای ایجاد انعطاف پذیری مشترک مورد استفاده قرار گیرند، از جمله:

• استفاده از Fronter برای انجام بزرگترین محاسبات سیستم انرژی شناخته شده تا به امروز از طریق پروژه ExaSGD – ارائه درک عمیق تر از چگونگی تأثیر آب و هوا بر شبکه، بهینه سازی پاسخ سریع و بررسی استراتژی های عملیاتی بهینه برای شبکه.
• از طریق منطقه کانونی دینامیک حوضه و علم تکاملی، ORNL در حال کار برای درک بهتر و پیش بینی فرآیندهای غالب در حوضه رودخانه تنسی و چگونگی تغییر آنها به دلیل استفاده از زمین و اغتشاشات آب و هوایی است.
• این ORNL است نگاهی به چگونگی تغییر حوزه های آبخیز ساحلیتعیین کمیت چگونگی شکل گیری شیب های ردوکس و شوری توسط آبراهه های در حال تکامل.
• به عنوان بخشی از یک آزمایشگاه میدان یکپارچه جنوب شرقی تگزاسORNL با همکاران برای درک عوامل استرس زا و ارائه استراتژی های سازگار با آب و هوا مبتنی بر علم که برابری جامعه را در نظر می گیرد، کار می کند.
• این آزمایشگاه قابلیت‌های مدل‌سازی و تحلیل متعددی را برای کشور ارائه می‌کند که بر اثرات انرژی مرتبط با نظارت بر آب و هوا و شبکه متمرکز است. آنها علاوه بر NAERM شامل EAGLE-Iکه آگاهی موقعیتی در زمان واقعی از قطع برق را فراهم می کند. URBAN-NETکه مدل‌سازی زیرساخت و در نتیجه برنامه‌ریزی واکنش به بلایا را بهبود می‌بخشد. ForWarnسیستمی برای تشخیص و ردیابی تغییرات در پوشش گیاهی. و ONEکه یک چارچوب امن و ملی قابل همکاری برای تبادل داده‌های خاموشی فراهم می‌کند.

UT-Battelle ORNL را برای دفتر علوم وزارت انرژی، بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده، مدیریت می کند. دفتر علوم برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر لطفا مراجعه کنید به Energy.gov/science.