合作社如何将太阳能带到美国农村地区

太阳能成本下降推动了摆脱煤炭的趋势

2014年,国家农村电力合作协会研究了其一些成员认为的敏感话题:太阳能驱动的本地电力。

NRECA总部位于弗吉尼亚州阿灵顿,是900家地方农村电力合作社的行业协会,这些合作社于1942年成立,当时其成员依赖煤炭。许多合作社70%或更多的电力来自煤炭,而根据当时的一项调查,截至2013年,只有1%的合作社在太阳能方面进行了实验。

在其4200万成员中,似乎只有20%的人对拥有更多太阳能发电感兴趣。


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但情况开始迅速变化。

到2015年,当唐纳德·特朗普开始了他的政治野心,承诺复兴美国煤炭工业时,多家合作社正在建设更大的太阳能阵列,并寻找创新方法让社区接入这些阵列。今年,美国合作社的太阳能足迹将在四年内扩大10倍,NRECA在最近一份题为《美国农村地区的太阳能革命》的报告中描述了这一历程。

这最初是一项艰难的努力。民意调查显示,合作社成员认为太阳能是奇异的、难以管理的,最重要的是,在社区范围内过于昂贵。正如一个合作社焦点小组的成员坚持认为:“签约不能导致我的钱包净亏损。”

对煤炭的依赖始于大萧条时期,并在20世纪80年代得到加强,当时合作社建立了一个使用合作社批发商的系统。这些批发商是位于中心位置的燃煤电厂,拥有长距离输电线路,将电力输送到全国56%的陆地面积。该系统的部分资金来自非常长期的电力合同,这些合同将当地合作社的发电量限制在5%或更低。

但这些合同开始让当地合作社感到不满。他们中的一些人正在邀请外部公司帮助他们开发当地的可再生能源,特别是太阳能。位于新墨西哥州陶斯的一家合作社与其批发合作社供应商Tri-State Generation and Transmission Association Inc. of Westminster, Colo.进行了长达一年的斗争,以解除合同,并用商业电力供应商和社区范围的太阳能计划取而代之。

这场纠纷发生了一些令人不快的时刻,合作社电力供应商提出了价值1.5亿美元的损害索赔,最终在法律和解中接受了3700万美元。吉姆·斯皮尔斯是NRECA新来的负责业务和技术战略的副总裁,他曾是Tri-State的执行官,并参与了陶斯事件的早期阶段,他回忆说这是“家庭讨论的一部分”。

但限制当地可再生能源最近引发了合作社“家庭”之外的讨论。上个月,科罗拉多州公共事业委员会表示,将调查另一家当地合作社,科罗拉多州西部三角洲-蒙特罗斯电力协会提出的申诉。该协会声称,Tri-State对当地太阳能的限制是不公平的。

Tri-State已通过在当地法院起诉三角洲-蒙特罗斯来回应,要求其执行合同。

Tri-State发言人李·布吉解释说:“这些问题都归结为我们的成员如何相互关联并在协会内分担成本。” 他说,合同是Tri-State及其43家当地合作社之间的私事。

与此同时,弗吉尼亚州议会已介入此事,提高了对当地合作社实施的上限,将当地太阳能的上限从1%提高到7%。

另一个合作社“家庭讨论”是寻找在各个层面增加可再生能源的途径。在斯皮尔斯的领导下,NRECA 2014年对太阳能的研究从一次探索转变为一个“大型教育项目”,他说。

它的目的是了解如果太阳能发电的价格下降,可能需要什么。NRECA开始与一小群当地和批发合作社合作。它出版了诸如《传播者工具包》之类的培训手册,其中建议了在利用太阳能的好处的同时最大限度地降低风险的方法。

这是及时的,因为在2015年,太阳能的价格开始暴跌。“我们碰巧在正确的时间出现在正确的地点,将我们的合作社聚集在一起,”斯皮尔斯在一次采访中解释说。

此前,太阳能在农村地区的利基市场主要是个人在自家屋顶安装太阳能电池板。合作社中出现的新目标是将尽可能多的当地成员连接到附近的阵列。

一些成员住在没有太阳能的公寓里。合作社开发了“虚拟净计量”,这意味着客户仍然可以购买太阳能项目的接入权,并在他们的公用事业账单上获得抵免,而无需连接到阵列。

与此同时,Tri-State已建成美国最大的批发太阳能供应系统,为合作社提供服务,即使它试图限制合作社可以产生的太阳能数量。另一家批发商明尼苏达州枫树林的Great River Energy公司建造了19个太阳能阵列,为该州各地的合作社提供服务。

然后,Great River不得不弄清楚如何调整其系统以应对在该州缓慢漂移的云层模式,云层模式在一个合作社切断电力,并在另一个合作社增加电力。

科罗拉多州北部的普德雷山谷农村电力协会建造了两个太阳能阵列,很快就售罄。然后,它通过引入一个名为Grid Alternatives的外部团体,利用志愿者和捐赠材料,开发了第三个更便宜的阵列。这帮助普德雷吸引了更多低收入和中等收入家庭以及非营利组织。

寻找更清洁、更近的电力来源已帮助NRECA传统上对煤炭的依赖从2014年的54%降至2017年的40%。

在这场创新竞赛中的冠军可能是夏威夷考艾岛公用事业合作社,该合作社于2002年开始了其独特的发现之旅。当时,一个当地团体从康涅狄格州一家公司手中购买了考艾岛发电厂,并将其转变为农村电力合作社。

买家想要对该岛的电力系统进行本地控制和所有权。当时,其90%以上的电力是由从美国大陆进口的柴油燃料产生的。这使得电费与全球石油价格挂钩,价格波动使该岛的电费成为美国最昂贵的。

夏威夷享有传奇般的阳光量,但到2008年,将其转化为电力的成本似乎仍然令人望而却步。尽管如此,合作社的董事会还是推出了其战略计划。目标是在2023年实现50%的可再生能源。“那是一个挑战。当时没有人知道我们将如何实现这一目标,”合作社的通讯经理贝丝·托基奥卡解释说。

合作社从涓涓细流的水力发电开始,然后开始燃烧桉树木材产生蒸汽。到2014年,太阳能的价格开始下降。这给了它回旋的余地。考艾岛争先恐后地建造小型太阳能阵列。到2016年,合作社已经建成足够的太阳能阵列,在白天高峰期提供100%的太阳能发电。

随着太阳能价格持续下降,考艾岛合作社开始竞购太阳能蓄电池,蓄电池很昂贵,但远没有进口柴油发电那么昂贵。托基奥卡说,考艾岛运营着世界上第一个应用于社区电网的太阳能存储系统。

这个拥有29000名成员的合作社建造了两个太阳能存储系统,目前正在开发第三个存储系统。今年,它将实现其白天和夜间电力50%的可再生能源目标,比2008年预测的时间提前三年。

考艾岛现在正在转向增加一种更奇特的来源,即抽水蓄能设施。它将在白天使用太阳能发电将水抽到山顶。晚上,水将落入发电机,旋转发电机以产生电力。这可以将该岛的可再生能源推高到90%的范围。(托基奥卡指出,抽水蓄能很受欢迎,因为该项目为农业用途开辟了更多岛屿土地。)

凭借其自制的可再生能源,合作社开始蓬勃发展,从几乎100%的债务状况转变为30%的股权状况。夏威夷州最近设定了到2045年开发100%可再生能源的目标。托基奥卡预测,考艾岛现在将在四到五年内达到90%,并在2045年之前“很久”达到24小时周期内的100%。

“但谁知道技术在此期间将如何发展呢?” 她补充道。

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