Tim istraživača iz MIT Energy Initiative (MITEI) razvio je novi alat za računalno modeliranje koji će pomoći planiranim infrastrukturnim projektima u sektoru električne energije i drugih energetskih industrija da bolje predviđaju i pripremaju se za buduće potrebe i uvjete. Ovaj alat može značajno smanjiti vrijeme potrebno za planiranje i osigurati da elektroenergetski sustav nastavi pružati korisnicima učinkovitu, pouzdanu i povoljnu električnu energiju koja ispunjava standarde emisija i regulative. Razvoj alata dio je filantropski podržanog istraživačkog projekta u suradnji s Princeton University i New York University.
Macro, novi alat, posebno je dizajniran za planere komunalnih usluga, regulatore i istraživače koji nastoje razumjeti kako bi se elektroenergetske mreže i drugi energetski sektori mogli razvijati s obzirom na nove tehnologije i politike ili različite načine korištenja električne energije i energetskih resursa. Ruaridh Macdonald, istraživač iz MITEI, objašnjava da planeri mogu unijeti podatke o dostupnim proizvodnim jedinicama, predviđenoj potražnji, troškovima, mogućim novim tehnologijama i potencijalnim političkim ograničenjima kako bi istražili različite opcije za dizajn i rad buduće infrastrukture koja će minimizirati cijene i maksimizirati vrijednost za sve. Za razliku od tradicionalnih modela, Macro uzima u obzir međuzavisnosti između industrijskih sektora.
Uz daljnji razvoj, Macro će omogućiti donosiocima politika da u stvarnom vremenu istražuju utjecaje potencijalnih političkih opcija na rezultate, uključujući emisije ugljika, pouzdanost mreže, cijene roba i još mnogo toga.
Rastući izazovi planera komunalnih usluga i prethodni MIT modeli
Potražnja za električnom energijom trenutno naglo raste, dijelom zbog sve veće upotrebe umjetne inteligencije i elektrifikacije svega, od vozila do zgrada. Kao rezultat toga, potrebna su nova rješenja za proizvodnju i prijenos električne energije. Tisuće projekata vjetroelektrana i solarnih elektrana sada se aktiviraju, no ti izvori ne mogu se osloniti da će proizvoditi energiju u svakom trenutku, stoga su potrebni komplementarni izvori energije i skladišni kapaciteti. Osim toga, energetski potrošači poput podatkovnih centara, proizvodnih pogona i bolnica imaju stroge zahtjeve za pouzdanost koji se moraju ispuniti. Dodatno, planeri se suočavaju s obvezom smanjenja ili čak eliminacije emisija ugljika.
Macro se oslanja na povijest modela proširenja kapaciteta (CEM), uključujući GenX i DOLPHYN, koje su razvili istraživači iz MITEI kako bi pomogli komunalnim uslugama u planiranju budućnosti. GenX je dizajniran 2017. godine kako bi podržao donošenje odluka vezanih uz ulaganja u energetske sustave, kao i za operacije mreže u stvarnom vremenu, te za ispitivanje utjecaja mogućih političkih inicijativa na te odluke. DOLPHYN, objavljen 2021. godine, ima istu osnovnu strukturu kao GenX, ali s dodatnim sektorima, uključujući proizvodnju vodika, biogoriva i još mnogo toga.
Međutim, Macdonald, Jesse Jenkins, jedan od kreatora GenX-a i sada profesor na Princeton University, te Dharik Mallapragada, jedan od kreatora DOLPHYN-a i sada profesor na New York University, shvatili su da je potrebno izgraditi veće i preciznije modele od GenX-a ili DOLPHYN-a kako bi se dobili točniji odgovori o utjecajima politika i novih tehnologija.
Predstavljanje Macro alata
Macdonald, Jenkins i Mallapragada, zajedno s suradnicima s Princetona, Filippo Peccijem i Lucom Bonaldom, osmislili su novu arhitekturu koja pruža potrebne proširene mogućnosti. U izgradnji Macro alata razvili su skup od četiri osnovne komponente koje se mogu kombinirati za opisivanje energetskog sustava za bilo koji industrijski proces. “Komponente opisuju osnovne radnje u energetskom sustavu: prijenos, skladištenje, transformaciju i ulazak ili izlazak iz mreže,” objašnjava Macdonald. “Budući da komponente nisu specifične za sektor, možemo ih koristiti za izgradnju mreža električne energije, roba i sustava podataka.” S Macro alatom, korisnici se mogu fokusirati na specifična područja gospodarstva, na primjer, za međuregionalni prijenos električne energije ili roba. Ova fleksibilnost je dovela do toga da su druge istraživačke skupine počele koristiti Macro za svoje projekte. “U stvari, već imamo neke ljude koji proučavaju proizvodnju cementa i proizvodnju određenih kemikalija,” kaže Macdonald.
Osim toga, s Macro alatom korisnik može razbiti problem na manje dijelove. Većina softvera koji se koristi za ovu vrstu modeliranja dizajnirana je za rad na jednom računalu. “S novom arhitekturom Macro-a, lako možemo dekomponirati veliki problem u mnoge male probleme, koje možemo pokrenuti na odvojenim računalima,” kaže Macdonald. To čini Macro pogodnim za rad na modernim klasterima visokih performansi. Također pruža dodatnu prednost kada je riječ o planiranju energetskih sustava. Određeni aspekti proširenja — na primjer, prijenos — previše su složeni da bi se riješili konvencionalnim metodama optimizacije, pa većina CEM-ova pretpostavlja određene aproksimacije. No, s Macro alatom, dio prijenosa može se odvojiti od ostatka problema i riješiti odvojeno koristeći AI tehnike, generirajući točnije rješenje koje se zatim može unijeti u cjelokupni model.
Dodatno, programeri Macro alata stavili su veliki naglasak na jednostavnost korištenja. Razvili su “taksonomiju” potencijalnih korisnika i pojednostavili radni proces svake grupe koliko god je to moguće. Većina korisnika samo želi unijeti svoje podatke koristeći Excel i druge alate s kojima su upoznati, analizirati neki problem i dobiti odgovor. Drugi su modelari koji žele dodati novu tehnologiju ili politiku; ti ljudi možda trebaju napisati malo dodatnog računalnog koda — ali ne previše. Na kraju, postoje programeri koji žele dodati nove značajke ili velike elemente u model i trebat će puno kodiranja. “Strukturirali smo stvari u Macro-u tako da život bude lakši za sve korisnike,” dodaje Macdonald.
Zaključak
Razvoj alata Macro predstavlja značajan korak naprijed u planiranju energetskih sustava. Ovaj alat ne samo da omogućava brže i preciznije planiranje, već i prilagodbu novim tehnologijama i politikama koje se stalno mijenjaju. S obzirom na rastuću potražnju za električnom energijom i potrebu za smanjenjem emisija, Macro će biti ključan alat za buduće energetske planere i donosioca odluka.
Česta pitanja (FAQ)
Što je Macro alat?
Macro je novi alat za modeliranje razvijen od strane MITEI koji pomaže planiranim infrastrukturnim projektima u sektoru električne energije da bolje predviđaju i pripremaju se za buduće potrebe.
Kako Macro pomaže u planiranju energetskih sustava?
Macro omogućava planerima da unesu podatke o proizvodnim jedinicama, potražnji, troškovima i politikama kako bi istražili različite opcije za dizajn i rad infrastrukture.
Koje su prednosti korištenja Macro alata?
- Brže i preciznije planiranje.
- Fleksibilnost u analizi različitih sektora.
- Mogućnost korištenja AI tehnika za rješavanje složenih problema.
Može li Macro alat raditi na modernim računalnim sustavima?
Da, Macro je dizajniran za rad na klasterima visokih performansi, što omogućava rješavanje složenih problema na više računala.
Kako se Macro razlikuje od prethodnih modela?
Macro nudi veće i preciznije modele od prethodnih alata poput GenX i DOLPHYN, uzimajući u obzir međuzavisnosti između industrijskih sektora.
