Globalt förändras elsektorn från stora centraliserade nät som drivs av fossila bränslen till mindre och smartare förnybara lokala nät.

Ett område av starkt intresse är "energiarbitrage", som tillåter användare att köpa och lagra el när den är billigare och sälja eller använda den när kostnaden är hög.

Men Aotearoa New Zealand är långsam med att ta upp detta – även om det är en avgörande del av övergången till en koldioxidfri framtid. Varför är detta?

Teknik och infrastruktur för små nät är fortfarande i experimentfasen och testas med avseende på effektivitet och önskvärdhet hos olika upplägg, ägarmodeller och kommersiella arrangemang. Och intelligenta energiledningssystem som kan ge en förutseende prognos om marknadsdynamiken används inte i stor utsträckning.

För att bättre förstå denna dynamik har vi modellerat ett teoretiskt "mikrogrid" i en bostadsområde, Totarabank, på norra ön Aotearoa.

Vi använde modellen för att förutsäga den förväntade kommersiella avkastningen från investeringar i mikronät och för att låsa upp potentiella intäktsströmmar från energiarbitrage.

Smart schemaläggning av batterier

Energiarbitrage kräver batterilagring och intelligent kontroll för att få ut det mesta av ett lokalt förnybart energisystems produktion.

Detta kan uppnås genom att kortsiktigt prognostisera framtida elförbrukning och koppla denna till spotkraftspriset på marknaden. Sofistikerade realtidskontroller bestämmer sedan om det lokala systemet ska lagra eller sälja till marknaden (eller lagra och sälja senare).

Batterilagringssystem kan variera i storlek, från batterier i lokal skala som försörjer ett område till batterier inom en flotta av elfordon (EV). De grundläggande styrprocesserna som krävs för att uppnå ett optimalt resultat är i stort sett desamma, förutom att gemenskapsbatterier är stationära medan EV-batterier rör sig.

Gemenskapsbatterier kan lagra el som köpts från nätet under lågtrafik och sedan ladda ur den under högtrafik. Omgivningar med solenergi kan ladda gemenskapsbatterier mitt på dagen när solelgenererad el finns i överflöd och laddas ur under den dyrare kvällstoppen.

EV-batterier kan användas på liknande sätt, med billigare nattpriser eller perioder med överskottsvind under natten för att ladda. Energin som lagras i elbilsbatterier kan sedan laddas ur till lokala laster eller säljas tillbaka till elnätet när priset är som högst, vilket skapar en extra intäktsström.

Modellera avkastning på investeringen

I vår modellering antog vi att de främsta anledningarna till att människor kommer att investera i ren energiteknik är hållbarhet, energioberoende och motståndskraft. Vi tror att energiarbitrage kan vara en möjliggörare för kapitalintensiva mikronät, i motsats till en investering som görs på rent kommersiell basis.

Specifikt övervägde vi ett nätanslutet mikronät som integrerar solceller (PV) och vindkraftverk. Systemet stöds också av ett community-batteri och har en flotta på tio personliga elbilar att betjäna.

Vi övervägde två scenarier:ett med nätarbitrageintäkter och ett utan.

Våra resultat tyder på att intäkter som anskaffats uttryckligen från energiarbitrage kan minska den totala kostnaden för systemet med minst 12 %. För att sätta detta i perspektiv, för en typisk investering på 10 miljoner NZD i mikronät, innebär detta besparingar på 1,2 miljoner USD.

Ett annat intressant fynd var att den tid som batterierna klarade av kritiska belastningar under oplanerade nätavbrott var längre med cirka 16 timmar per år, jämfört med fallet utan intelligent styrning. Detta är en anmärkningsvärd motståndskraftsfördel.

Så vad betyder den här typen av analys för dig? Om du är en del av en community som är intresserad av att äga och driva ett mikronät har du nu tillräckligt med bevis för att be din utvecklare att överväga energiarbitrage så att samhället kan delta på elmarknaden för att göra vinst.

Om du äger en elbil och försöker få billigare nattpriser, är detta en upplysning om framtida erbjudanden från elhandlare för att få din lagring på hjul att fungera med fordon-till-nät-tekniken.

På det hela taget är energiarbitrage ett utmärkt verktyg för att ge stöd för investeringsbeslut för förnybar energi och hjälpa till att stärka intäktsprognoser. + Utforska vidare

Att integrera elfordon i nätet kan förhindra strömavbrott

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.