What does the world's largest machine do? - Henry Richardson

Translator: sadegh vn Reviewer: Pari A

On February 7th, 1967, Homer Loutzenheuser flipped a switch in Nebraska

در هفتم فوریه ۱۹۶۷، هومر لاتزن هایزر کلیدی را در نبراسکا روشن کرد

and realized a dream more than five decades in the making.

و یک رؤیای بیش از پنج دهه‌ای را در مسیر تحقق قرار داد.

The power grids of the United States joined together,

شبکه‌های برق ایالات متحده آمریکا بهم پیوستند،

forming one interconnected machine stretching coast to coast.

و ساختاری بهم پیوسته را که تا سراسر مناطق ادامه پیدا می‌کرد تشکیل دادند.

Today, the US power grid is the world's largest machine.

امروزه، شبکه برق سراسری آمریکا عظیم‌ترین ساختار در جهان است.

It contains more than 7,300 electricity-generating plants,

این ساختار از بیش از ۷۳۰۰ نیروگاه تولید برق تشکیل شده است،

linked by some 11 million kilometers of powerlines, transformers and substations.

که با حدود ۱۱ میلیون کیلومتر کابل برق، مبدل و پست برق بهم متصل شده‌اند.

Power grids span Earth’s continents, transmitting electricity around the clock.

شبکه‌های برق در تمامی قاره‌ها وجود دارند و برق را به صورت شبانه‌روزی انتقال می‌دهند

They’re massive feats of engineering—

آنها شاهکار برجسته علم مهندسی هستند --

but their functioning depends on a delicate balance.

اما عملکردشان به تعادل ظریف بستگی دارد.

Their components must always work in unison,

تمامی اجزا باید هماهنگ با هم کار کنند،

maintain a constant frequency throughout the grid,

فرکانس ثابتی را در طول شبکه حفظ کنند،

and match energy supply with demand.

و انرژی منبع را به انرژی مصرفی تبدیل کنند.

If there's too much electricity in the system,

اگر بیش از حد برق در سیستم وجود داشته باشد،

جهش‌های ناگهانی برقی ناایمنی رخ خواهد داد که می‌تواند

you get unsafe power spikes that can overheat and damage equipment.

باعث زیاد گرم شدن و آسیب دیدن تجهیزات شود.

Too little electricity and you get blackouts.

در نتیجه میزان برق بسیار کم شده و شما دچار قطعی برق می‌شوید.

So, to strike this balance,

بنابراین، برای ایجاد تعادل،

power grid operators monitor the grid from sophisticated control centers.

مسئولان شبکه برق، شبکه را از سمت مراکز کنترل پیچیده نظارت می‌کنند.

They forecast energy demand and adjust which power plants are active,

آنها میزان تقاضای انرژی را پیش‌بینی کرده و با کنترل نیروگاه‌های برق فعال

signaling them to turn their output up or down

به آنها می‌گویند که میزان برق خروجی را بالا و یا پایین ببرند

to precisely meet current demand.

تا دقیقاً نیاز مصرفی برق برآورده شود.

By considering factors like the availability and cost of energy resources,

با در نظر گرفتن عواملی مانند در دسترس بودن و هزینه منابع انرژی،

grid operators create a “dispatch curve,”

اپراتور‌های شبکه یک «منحنی توزیع» ترسیم کردند

which maps out the order in which energy sources will be used.

که نشان می‌دهد کدام منبع انرژی در حال استفاده است.

The grid defaults to using energy from the start of the curve first.

شبکه (برق) به صورت پیش‌فرض از ابتدای منحنی از انرژی بهره می‌برد.

Usually, the resources are ordered by price.

معمولاً منابع بر اساس قیمت دسته‌بندی می‌شوند.

آنهایی که در ابتدا هستند بیشتر رو به سمت تجدید‌پذیر شدن دارند

Those at the start tend to be renewables

because they have much lower production costs.

چون هزینه تولید بسیار کمتری دارند.

Some grids, like those in Iceland and Costa Rica,

برخی شبکه‌ها مثل شبکه‌های ایسلند و کاستاریکا،

run on more than 98% clean energy.

با بیش از ۹۸ درصد انرژی پاک فعالیت می‌کنند

But most dispatch curves contain more of a mix

اما بیشتر منحنی‌های توزیع ترکیبی از

of carbon-free and carbon-emitting energy sources.

منابع انرژی بدون کربن و سوخت‌های فسیلی(کربن‌دار) هستند.

This means that where your electricity is coming from—

این نشان می‌دهد که برق شما از کجا می‌آید

and how clean it is— varies throughout the day—

و چقدر پاک است -- که این روند در طول روز

as often as every few minutes.

اغلب هر چند دقیقه متفاوت است.

Take the state of Kansas.

ایالت کانزاس را در نظر بگیرید.

Despite having plentiful wind resources,

علی‌رغم برخوردار بودن از منابع بادی فراوان

it regularly relies on carbon-emitting power plants.

به طور مرتب به نیروگاه‌های تولید کننده کربن متکی است.

This is because wind energy is especially plentiful at night.

چون با اینکه باد در شب بسیار زیاد است

But, this is also when there’s lower demand.

اما در آن زمان برق چندانی مصرف نمی‌شود.

So, Kansas’ is wind energy is actually regularly disposed of

بنابر‌این، انرژی بادی کانزاس مرتباً تعطیل شده

to prevent excess electricity from damaging the grid.

تا از آسیب دیدن شبکه سراسری با بالا رفتن میزان برق جلوگیری شود.

And comparable scenarios add up to a big problem worldwide.

و سناریو‌های نظیر این موضوع به یک مشکل بزرگ جهانی تبدیل می‌شوند.

Thankfully, dependence on renewables is rising.

خوشبختانه، وابستگی به انرژی‌های تجدید‌پذیر در حال افزایش است.

But power grids are often unable to make full use of them.

اما شبکه‌های سراسری برق قادر به استفاده صد درصدی از این منابع نیستند.

Many simply weren't designed around intermittent energy sources

بسیاری از تجهیزات برای این طراحی نشده‌اند که همیشه از منابع انرژی انرژی دریافت کنند

and can't store large amounts of electricity.

و نمی‌توانند این حجم عظیم برق را در خود ذخیره کنند.

Researchers are experimenting with unique storage solutions.

محققان در حال آزمایش راه‌های ذخیره سازی منحصر به فردی هستند.

However, this will take time and substantial investment.

اگرچه، این کار‌ها زمان و سرمایه گذاری قابل توجهی می‌طلبد.

But hope is not lost.

اما هنوز امید هست.

We have the opportunity to work with our existing power grids in a new way:

ما این فرصت را داریم که با شبکه‌های انرژی موجود خود به روش دیگری عمل کنیم:

by shifting some of our energy use

با موکول کردن مقداری از مصارف انرژیمان

to the times when there’s clean electricity to spare.

به زمان‌هایی که انرژی پاک وجود دارد.

Leaning into this concept, called “load flexibility,”

با تکیه بر این مفهوم که «انعطاف پذیری بار» نامیده می‌شود،

we can help flatten the peaks in demand,

می‌توانیم به پایین آمدن پیک مصرف برق کمک کنیم

which will place less stress on the grid and reduce the need for non-renewables.

که در آن صورت باعث فشار کمتری به شبکه و کاهش نیاز به منابع تجدیدناپذیر خواهد شد.

So researchers are developing automated emissions reduction technologies

بنابراین محققان در حال توسعه فناوری‌های کاهش انتشار خودکار [آلاینده‌ها] هستند

that tap into energy use data

که از داده‌های مصرف انرژی‌ بهره می‌برند و اطمینان دهند که دستگاه‌ها

and ensure that devices get electricity from the grid at the cleanest times.

برق را در تمیزترین زمان از شبکه دریافت می‌کنند.

In fact, smart devices like this already exist.

در واقع، دستگاه‌های هوشمند این‌چنینی از قبل وجود داشته‌اند.

So, how big an effect could they have?

خب، آنها چقدر می‌توانند اثرگذار باشند؟

If smart technologies like air conditioners, water heaters,

اگر که فناوری‌های هوشمندی مثل دستگاه تهویه هوا، آبگرمکن

and electric vehicle chargers were implemented across the Texas power grid,

و شارژر خودروهای برقی در سراسر شبکه برق تگزاس پیاده‌سازی شوند،

the state’s emissions could decrease by around 20%.

انتشار گاز‌های گلخانه‌ای در این ایالت می‌تواند تا حدود ۲۰٪ کاهش پیدا کند.

In other words, simply coordinating when certain devices tap into the grid

به عبارت دیگر، وقتی دستگاهی به برق وصل شد، می‌شود صرفاً با تعدیل کردن

could translate to 6 million fewer tons of carbon

انتشار کربن به اتمسفر را فقط در تگزاس

released into the atmosphere annually from Texas alone.

به کمتر از ۶ میلیون تن در سال کاهش داد.

Now, imagine what this could look like on a global scale.

حالا، تصور کنید که این در مقیاس جهانی چگونه خواهد بود.