مدیرعامل تسلا، الون ماسک، اخیرا اعلام کرد که شرکت خودروی الکتریکی‌اش کسب‌و‌کار باتری جدیدی را راه خواهد انداخت. تسلا انرژی _ که حالا جدا از تسلا موتورز است_ باتری‌های یون لیتیومی برای خانوارها و کسب‌و‌کارها خواهدساخت که می‌توانند برای تقویت سیستم‌های خورشیدی یا بادی استفاده شوند، یا فقط سطح بیشتری از انرژی‌افزوده را برای مشتریان متصل به شبکه‌ی سنتی فراهم کنند.
ولی تا چند سال آینده، ممکن است باتری‌های شبکه‌ی مصرف‌کنندگان تسلا به لحاظ مالی برای خانوارهای سراسر ایالات‌متحد مقرون‌به‌صرفه نباشد. با این‌که انرژی سنتی در بعضی ایالت‌های آمریکا(مثلا هاوایی) بسیار گران باشد، ولی به احتمال زیاد ماندن در این شبکه ارزان‌تر است آن هم وقتی که خورشید هر روز غروب پایین می‌رود، به‌خصوص اگر شرکت‌های برق انرژی خورشیدی مازاد را از سیستم پشت‌بامی بازخرید کنند. و اگرچه مصرف‌کنندگان می‌خواهند از این باتری‌ها به‌عنوان پشتیبان الکتریسیته استفاده‌کنند ولی هنوز هم ژنراتور در یک سناریوی اضطراری چندروزه می‌تواند برق بیشتری را به‌ازای پول کم‌تری تولیدکند. پس مدل کسب‌و‌کار تسلا انرژی چیست؟
باتری‌ها مصرف‌کننده بیشترین توجه رسانه‌ها را جلب‌کردند، ولی ماسک در تماس اخیرش تصدیق‌کرد که در واقع جمعیت هدف کوتاه‌مدت تسلا انرژی، کسب‌و‌کارها و برق است. ” او این‌گونه مطرح‌کرد ” ما انتظارداریم بیشترین فروش باتری ذخیره‌ساز ثابتمان در بخش برق یا در سطح صنعت باشد.”
این همان‌جایی است که پول هم خواهدبود. ماسک توضیح داد که تسلا نصب و راه‌اندازی و نگه‌داری باتری‌ها را در کسب‌و‌کارهای بزرگ و برق مدیریت خواهدکرد، ولی نصب و راه‌اندازی و نگه‌داری در واحدهای مصرف‌کننده‌محور توسط شخص ثالت انجام خواهدشد. این بدین معنی است که تسلا انرژی وقت کم‌تری برای باتری‌های کوچک‌تر می‌گذارد.
اگر تسلا انرژی بخواهد همان‌طور که ماسک هفته‌ی گذشته هنگام اعلام خبر باتری‌های جدید گفته است “اساسا روش استفاده‌ی دنیا از انرژی را در مقیاس میلیون مگاوات تغییردهد” تمرکز بر برق نیز حائز اهمیت است. برای انجام این کار، تسلا باید با مسئله‌ی بزرگ‌تری از ذخیره‌ی انرژی مصرف‌کننده مقابله کند_ تسلا باید سنت ما، یعنی شبکه‌ی برق کهن سال را تغییر دهد.
باتری‌های جدید تسلا با نرم‌افزارهای مدیریتی یک‌پارچه و اتصال به اینترنت خواهندبود، ماسک در توضیح چگونگی رخ دادن این تغییر اساسی گفت “ما می‌توانیم میکرو شبکه‌های هوشمند بسازیم”. در حال حاضر، هیچ شهر بزرگ ایالات‌متحد برقی ندارد که مانند میکرو شبکه‌های خارج از برنامه‌های آزمایشی عمل‌کند، پس قاطعیت الون ماسک ما را متعجب می‌کند: میکرو شبکه‌های آینده شبیه به چه هستند و چگونه باتری‌های جدید شبکه‌ی برق تسلا در این زمینه نقش‌آفرینی می‌کنند؟
شبکه‌ی ایده‌آل، جزیره‌های کوچک‌تر است
دانشمند ارشد آزمایشگاه ملی شمال‌غربی اقیانوس آرام (PNNL) راب پرات، می‌گوید یک میکرو شبکه‌ی ایده‌آل، مجموعه‌ی کوچک‌تری از مشتریانی است که منابع برق محلی را به اشتراک می‌گذارند_ محوطه‌ی کالج یا پارک صنعتی را درنظر بگیرید. این به میکرو شبکه‌ها اجازه می‌دهد از شبکه‌های الکتریکی بزرگ‌تر یا حضور در همسایگی میکرو شبکه‌های اضطراری یا در حال طراحی جدا باشند.
برای پرات، میکرو شبکه‌ی ایده‌ال با استفاده‌ی ترکیبی از دیزل یا گاز طبیعی ژنراتور و منابع انرژی تجدیدپذیر کافی برای پاک کردن شبکه شروع می‌کند_ یا دستِ‌کم به پاکیزگی چیزی که امروزه داریم کمک می‌کند.
پرات می‌گوید:”گام ایده‌آل بعدی من، بازیافت اتلاف گرما در ژنراتورهای دیزلی است، اگر از اتلاف گرما استفاده کنید، در این صورت ۷۰ تا ۸۰ درصد انرژی حاصل از سوخت را مصرف می‌کنید، در حالی که الان ۴۰ درصد است.”
بعد از مستقر شدن میکرو شبکه، باتری‌ها می‌توانند به بازار عرضه شوند. اگر بخشی از انرژی میکرو شبکه‌ها از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی تأمین شود، باتری‌های برق می‌توانند مقداری از این انرژی را در شرایط نامطلوب برداشت کنند، فقط اگر خانوارها بتوانند این کار را انجام دهند.این روش می‌تواند به اجراگر (اپراتور) میکرو شبکه راه‌های گریز بیشتری بدهد، و هم‌چنین ممکن است به کاهش نیاز به ژنراتورهای اضافی کمک‌کند.
پرات گفت “کار دیگری که این باتری‌ها می‌توانند انجام‌دهند ارائه‌ی بافر است. در ژنراتورهای دیزلی نمی‌توان بخشی از انرژی را استفاده‌کرد؛ آن‌ها حتما باید خروجی ۷۰ درصد داشته‌باشند. آن‌ها وقتی در آن نقطه‌ی خوبی قرار می‌گیرند کارایی بیشتری دارند و آلایندگی کم‌تری هستند”. در طول دوره‌های انتقال در صبح‌ها و عصرها، “زمانی می‌رسد که باید ژنراتور دیگری را روشن کنید ولی واقعا آرزو می‌کنید که مجبور نبودید”، به جایش می‌تواند یک باتری باشد.
پرات گفت: “با آوردن این باتری‌ها برای مدتی واقعا می‌توانم فعالیت ژنراتورهایم را تا حد ممکن کارآمد کنم.”
به‌علاوه، یک باتری می‌تواند”نوسان‌های فرکانس” _ تناوب خروجی ژنراتور چند ثانیه قبل از آزادسازی انرژی مناسب_ کوتاه مدت در ژنراتورهای قدیمی‌تر را اصلاح کند، پرات توضیح‌داد که “اگر اتفاقی شبیه این رخ بدهد، این باتری به سرعت می‌تواند پاسخگو باشد، آن را درست در همان لحظه به جریان بیندازد، و به جذب نوسان‌ها کمک کند.
برای ایجاد میکرو شبکه‌های مختلف با یک‌دیگر، این سیستم نیاز به نرم‌افزار دارد. این‌جاست که شرکت‌هایی مانند، آر تی آی(نوآوری‌های به‌هنگام) وارد می‌شوند. دیوید بارنت، نائب رئیس محصولات و بازارهای شرکت، گفت آر تی آی در حال توسعه و فروش نرم‌افزار تحلیل‌گر برای کمک به پیش‌بینی تقاضای انرژی به‌هنگام در این سیستم است، چیزی که می‌تواند امکان تصمیم‌گیری درباره‌ی مقدار و نوع انرژی مورد نیاز تولید را برای اجراگران میکرو شبکه‌ها فراهم کند.
حل‌کردن این مساله ساده نیست. بارنت گفت: ” اگر کسی به سیستم تسلا انرژی متصل شود ، می‌تواند تخلیه‌ی حجیمی در شبکه به وجود بیاورد و یک میکرو شبکه تنها چند ده‌هزارم ثانیه برای پاسخگویی به این رویداد فرصت دارد.”نرم‌افزار آر تی آی، داده‌های به‌هنگام و تحلیل‌های پیش‌بینی را ترکیب می‌کند تا مطمئن شود ایستگاه‌های فرعی این سیستم برق در پاسخگویی به تقاضای این خوشه‌های عظیم در کوتاه‌ترین زمان ممکن گرفتار نمی‌شوند.
این باتری‌های می‌توانند پاسخگویی میکرو شبکه‌ها به این نیازها را سریع‌تر کنند. بارنت گفت: “این روزها، بیشتر تصمیم‌ها در یک منطقه گرفته می‌شود. اما با وجود میکرو شبکه، باتری‌ها در ایستگاه‌ها قرار می‌گیرند پس در اطراف شهر توزیع می‌شوند. تمام این هوشمندی در ایستگاه‌ها وجود دارد و بین ایستگاه و مصرف‌کننده در جریان است.”
همه‌ی این‌ها شبکه‌ی الکتریکی جدید را اضافه می‌کند که از ساختار کهنه‌ی موجود کارآمدتر است_ و اگر هیچ‌چیز دیگری نداشته‌باشد دستِ‌کم، محیط‌زیست دوست است. پرات می‌گوید: “این باتری‌ها می‌توانند در بی‌اثر کردن همه‌ی اثرات زودگذر که مدیریت شبکه را با مشکل مواجه می‌کنند (و گران هستند) در مقیاس‌های زمانی متفاوت از فصلی تا روزانه، دقیقه‌ای و لحظه‌ای پاسخگو باشند.”
اگرچه باتری‌ها تنها ابزار جدیدی نیستند که می‌توانند کمک کنند.
قیمت‌گذاری مناسب انرژی
عملکردهای ماشینی انعطاف‌پذیر مشتری_ مانند تهویه‌کننده‌های هوا که می‌توانند کمپرسورهای خود را در مدت زمان بار سنگین شبکه خاموش‌کنند_ می‌توانند نتایج مشابهی تولیدکنند.
یک روشی که شرکت‌های برق می‌توانند عملکردهای ماشینی انعطاف‌پذیر ایجادکنند با اجرای نسخه‌های قیمت‌گذاری تقاضا_ پاسخ است. با قیمت‌گذاری تقاضا_ پاسخ، به جای پرداخت قیمت ثابت برای هر واحد از انرژی مصرف شده، قیمت الکتریسیته بنابر تقاضای آن متغیر می‌شود. این کار امکان انتخاب به مصرف‌کنندگان می‌دهد که چنانچه انرژی بسیار گران باشد، مصرف انرژی خود ر ا کاهش دهند.
در حال حاضر، قیمت‌گذاری تقاضا_ پاسخ توسط پرات و پژوهشگران‌اش در آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام نهایی و آزمون می‌شود، آن‌ها در این آزمایشگاه بر فناوری مقایسه‌ی داده‌های تاریخی در مصرف انرژی مصرف‌کننده و اطلاعات قیمت دقیقه‌ای تولید و انتقال آن کار می‌کنند. این پروژه‌ی چندساله در نوع خودش بزرگ‌ترین پروژه در ایالات‌متحد است، که ۱۱ شرکت برق از پنج ایالت در آن مشارکت دارند. بنابر گزارش خلاصه‌ی دپارتمان انرژی ایالات‌متحد “مشتریان یک منطقه‌ی خاص در مکان خاص شرکت می‌کنند، تخفیف دو برابر پنج دقیقه‌ای برای بازگشت قیمت انرژی به خانه‌ی مشتری یا ایجاد سیستم مدیریت انرژی، سبب می‌شود که مصرف‌کننده وقتی دستگاهی را روشن می‌کند یا به جریان می‌اندازد، بتواند یک تصمیم اقتصادی بگیرد.”
این‌جا جایی است که پاوروال کوچک‌ترین مصرف کننده‌ی تسلا می‌تواند به بازی برگردد. با مدل تقاضا_ پاسخ ، مصرف‌کنندگان با داشتن یک باتری خانگی مثل تسلا می‌توانند آربیتراژ انرژی را تمرین کنند_ وقتی انرژی ارزان است باتری را پرکنند و وقتی که گران شد از انرژی ذخیره شده برای انرژی‌رسانی به خانه استفاده‌کنند به جای آنکه آن را مستقیما از شرکت برق تهیه کنند.
تسلا انرژی روابط بین شرکت‌ها و شرکت برق را مدیریت می‌کند
در حال حاضر این کار در “نوشیدنی‌های خانواده‌ی جکسون” انجام می‌شود، مجموعه باغ‌های خانوادگی در کالیفرنیا که بزرگ‌ترین سیستم تسلا انرژی در آن‌ها راه‌اندازی شده‌است. ۲۱ بسته‌ی انرژی با برق ۸٫۴ مگاواتی (۸۴۰۰ کیلو وات) در شش کارخانه‌ی کالیفرنیای شمالی.
در سال ۲۰۱۳، تسلا از طریق تأمین‌کننده‌ی نرم‌افزار مدیریت الکتریسیته‌ی نوشیدنی‌ها، انرنک، با نوشیدنی‌های خانواده‌ی جکسون آشنا شد، و ایده‌ی باتری‌های ذخیره‌ای‌اش را عملی‌کرد. در طول این دو سال، تسلا تحلیل بارگذاری انرژی را در کارخانه‌ی مختلف انجام داد و سیستم مناسبی برای این شرکت ایجادکرد و در نهایت در ژانویه و فوریه‌ی همین سال توانست ۲۱ بسته‌ی انرژی را تحویل کارخانه‌ها دهد.
مدیرعامل جکسون گفت: “نوعی مدیریت روابط متقابل تسلا” بین شرکت برق و باتری‌های جدید شرکت نوشیدنی‌های خانواده‌ی جکسون دارد. او افزود تسلا حتی باتری‌های نوشیدنی را زیرقیمت حساب می‌کند. نوشیدنی‌های خانواده‌ی جکسون با تسلا مبلغ زیادی در قبض‌های برق‌شان صرفه جویی کردند، به‌طور تقریبی حدود “سالانه صدها هزار دلار”، آن هم با همه‌ی این سیستم‌های طرح‌ریزی شده و پنل‌های خورشیدی.
فشار نهایی شاید سخت‌ترین کار باشد
اگرچه میکرو شبکه‌ها و قیمت‌گذاری تقاضا_ پاسخ فوق‌العاده به نظر می‌رسند، ولی باید ضامنی وجود داشته‌باشد. شرکت‌های برق فعلی نمی‌خواهند در طرح پیشرفته‌تری سرمایه‌گذاری کنند که پول درآوردن را برای‌شان سخت‌تر می‌کند.
پرات می‌گوید:”این باعث اصطکاک می‌شود. اگر میکرو شبکه فقط گاه‌گاهی و فقط به‌عنوان یک منبع اضطراری استفاده‌شود، در واقع آسان‌تر است که جلوی قطع کامل برق را بگیرد. ولی اگر میکرو شبکه زیاد کار کند، فروش را از دست می‌دهد_ این فروش چشم‌گیر را”.
به‌طور مشابه، سیستم‌های تقاضا_ پاسخ اولیه‌ی بسیاری به کاهش استفاده‌ی بیش از حد از شبکه کمک می‌کنند، ممکن است از آن‌ها استقبال شود. ولی اگر تقاضاها کشش زیادی داشته باشند، شرکت‌های برق کم‌تر مشتاق همکاری می‌شوند. برای رسیدن به جایی که شرکت‌های برق داوطلبانه راه‌اندازی میکرو شبکه‌ها را انتخاب کنند، آژانس‌های نظارتی باید این امکان را برای شرکت‌های برق فراهم کنند که در زمان‌های شلوغی تقاضای قیمت بالاتری بگذارند، یا روش‌های دیگری بیایند که نظر آن‌ها را برای ساختن زیرساخت‌های ضروری جلب کنند.
برخی جوامع واقعا دارند در جهت دسترسی به میکرو شبکه‌ها حرکت می‌کنند. پرات می‌گوید “این موضوع برای نیویورک بسیار مهم است. شهرهای زیادی هستند که می‌خواهند خودشان این شبکه‌ها را داشته باشند.”
بارنت موافق است که مقررات، نقش مهمی در ممکن ساختن میکرو شبکه‌ها به شکل امروزی ایفا کردند. او می‌گوید: “قطعا شاهد استقرار میکرو شبکه‌ها در برخی شرکت‌های برق در ۵ سال آینده خواهیم بود چرا که فشارهای زیادی برای حرکت به‌سوی پذیرش انسل توزیع وجود دارد. و فقط زمانی می‌توانید این کار را انجام دهید که میکرو شبکه داشته باشید. شرکت‌های برق در بعضی جاها چاره‌ای جز این ندارند. در این مورد سازمان‌های مقررات‌گذاری شرکت‌های برق را به سمت پذیرش این فناوری جدید هل می‌دهند که سرعت بیشتری به آن‌ها می‌بخشد.”
اگر این پیش‌بینی درست باشد، شرط تسلا بر روی خانه و باتری‌های برق ممکن است موجب سوددهی شود. این فکر باید از سوی سازمان‌های نظارتی مشتاق به حرکت از این شبکه‌ی برق کهنه و آسیب‌پذیر سنتی، پشتیبانی شود.
در رویداد هفته‌ی گذشته نیز ماسک روشن‌کرد که هدف‌اش فقط به ایالات متحد محدود نمی‌شود.”هدف، انتقال کامل کل زیرساخت انرژی دنیاست.”
