Virtual Power Plant Tesla: Mengubah Jaringan Listrik Global
Pertimbangkan jaringan listrik. Ia menyelimuti sebagian besar dunia. Keberadaannya dan keandalannya telah mendefinisikan dunia modern selama lebih lama dari sebagian besar dari kita telah hidup. Kita berutang sebagian besar, jika tidak semua, abad teknologi baru kepada jaringan.
Jaringan hanya dapat beroperasi saat ini berkat jutaan perangkat canggih yang saling terhubung bekerja bersama dalam pola yang kompleks. Namun, ia dibangun untuk generasi terpusat dengan titik kontrol minimal, dan ia bergantung pada bahan bakar fosil—konsep yang semua berakar pada abad ke-20.
Bagaimana jaringan listrik akan terlihat jika direkayasa kembali saat ini dari awal? Itu adalah pertanyaan yang insinyur Tesla Colin Breck dan Percy Link baru-baru ini tangani. Jawaban mereka melibatkan membangun ketahanan yang besar melalui teknologi open source dan digital twin. Mereka membagikan wawasan mereka di konferensi terbaru di Inggris.
Seiring dengan semakin banyak energi terbarukan yang datang online di jaringan yang ada, perhitungan kompleks pasokan dan permintaan menjadi lebih sulit untuk dilakukan dengan presisi yang diperlukan. Sebuah tingkat kontrol hilang, dan generasi menjadi lebih sulit untuk diprediksi.
Di tempat di mana energi angin dan surya sudah umum, baterai telah membantu mengatasi masalah ini. Mereka dapat merespons sangat cepat terhadap puncak dan lembah penggunaan yang tidak terduaya, mengisi dan mengosongkan sesuai kebutuhan.
"Respons cepat ini sebenarnya juga merupakan inovasi, kesempatan untuk lebih baik daripada jaringan lama," kata Link. "Itu bukan sekadar kompromi."
Baterai adalah kunci bagi re-imajinasi jaringan para insinyur ini. Selain menciptakan baterak raksasa berukuran pabrik batu bara atau gas alam yang ada, mereka juga mengusulkan memanfaatkan kekuatan baterai yang lebih kecil yang dipasang di rumah dan bisnis—baterai yang biasanya digunakan dalam layanan generasi surya pribadi atau cadangan daya.
"Kami dapat mengagregasi rumah dan bisnis dengan baterai yang lebih kecil ini dan surya menjadi virtual power plant," kata Link.
Arsitektur virtual power plant (VPP) bergantung pada sumber daya energi terdistribusi—baterai akan menjadi satu contoh, namun angin dan surya juga sering digunakan. Jaringan sumber daya ini bersama-sama menghasilkan daya dengan fleksibilitas yang lebih tinggi dan ketersediaan yang lebih tinggi.
Di virtual power plant Tesla, model digital twin mewakili berbagai aset Internet of Things (IoT) dalam sistem, serta kondisi saat ini dan hubungan mereka. Perangkat lunak pemodelan digital twin bergantung pada dua proyek open source kunci: Kubernetes dan Akka.
"Pasangan Akka dan Kubernetes sangat luar biasa," kata Breck. "Kubernetes dapat menangani kegagalan yang kasar dan skala, jadi itu akan menjadi hal-hal seperti menskala pods naik atau turun, menjalankan liveness probes, atau me-restart pod yang gagal dengan exponential back off. Kemudian kita menggunakan Akka untuk menangani kegagalan yang halus seperti circuit breaking atau mencoba ulang permintaan individu dan memodelkan status entitas individu, seperti fakta bahwa baterai sedang mengisi atau mengosongkan."
Saat memodelkan digital twin di Akka, setiap situs pemodelan diwakili oleh aktor. Seperti yang dijelaskan TechRepublic, "Programmer khawatir tentang memodelkan situs individu dalam aktor, dan kemudian runtime Akka menangani skala ini ke ribuan atau jutaan situs. Ini adalah abstraksi yang sangat kuat untuk IoT terutama, pada dasarnya menghilangkan khawatir tentang threads, atau kunci, atau bug konkuren."
Melalui model digital twin, seorang insinyur dapat berinteraksi dengan representasi hampir real-time dari hubungan dan kondisi yang sangat kompleks dalam sistem, bahkan ketika gambaran lengkap tidak tersedia.
"Ketidakpastian adalah bawaan dalam sistem IoT terdistribusi, jadi kita hanya perlu menyambutnya dalam model data, logika bisnis, dan bahkan dalam pengalaman pelanggan, daripada mencoba menghindarinya," kata Breck. "Mewakili hubungan fisik dan virtual di antara perangkat IoT, terutama saat mereka berubah seiring waktu, adalah masalah terpenting dalam IoT, percayalah pada saya, tetapi penting untuk menciptakan produk yang hebat."
Co-optimasi tujuan lokal dan global adalah tantangan lain. Baterai yang lebih kecil yang dimiliki oleh individu seharusnya tidak mengosongkan diri sendiri, jika pemilik perlu menggunakannya tiba-tiba, tetapi kebutuhan penyeimbangan real-time dari jaringan harus selalu terpenuhi.
"Optimasi terdistribusi hanya mungkin karena Tesla membangun perangkat kerasnya sendiri dan memiliki kontrol penuh atas firmware dan software," kata Link. "Ini memungkinkan iterasi yang cepat di seluruh intelijen lokal dan pusat dan bagaimana mereka terkait satu sama lain, dan kolaborasi ini lintas tim daripada lintas perusahaan. Integrasi vertikal perangkat keras, firmware, dan software meletakkan kerangka untuk solusi yang lebih tangguh dengan algoritma terdistribusi untuk membantu perangkat bertindak wajar selama kegagalan komunikasi yang tidak terhindarkan."
Virtual power plant Tesla adalah contoh utama konvergensi teknologi informasi/teknologi operasional (IT/OT), salah satu topik paling mendesak dalam industri otomasi saat ini. Komputasi terdistribusi dan Internet of Things Industri (IIoT) membantu Tesla memastikan ketahanan jaringan dan mengatasi beberapa masalah rekayasa yang dihadapi dalam transisi ke energi terbarukan.
Untuk mengejar lebih dalam pengembangan platform energi Tesla, partisipasi algoritmik di pasar energi menggunakan baterai terbesar di dunia, dan tantangan dunia nyata dalam menciptakan virtual power plant pertama Tesla, Anda dapat membaca transkrip lengkap presentasi Breck dan Link.
