生活在孤岛上迫使一个人在大大小小的方面都要创新。对于缅因州海岸外的豪特岛(Isle au Haut)上大约50名常年居住的居民来说，创新可能看起来像用PVC管做窗帘杆，因为手边没有真正的窗帘杆——也可能像美国电网的未来。

这座6英里乘2英里的岛屿正面临电力供应中断。因此，岛民们就像他们每天所做的那样，变得富有创造力——在这个过程中，他们将已有几十年历史的技术与新兴的创新结合起来，创造了一种可以为美国其他地区甚至全世界提供可再生能源的模式。

一半的成本

豪特岛通过水下电缆从大约7英里外的大陆获得电力。但那根电缆，是在海底苦心铺设的被当地的捕虾人在1983年，它几乎超过了它的估计寿命的两倍，并可能随时失效。

豪特岛电力公司的吉姆·威尔逊(Jim Wilson)说，如果电缆失效，岛上可以运行备用柴油发电机，但这将使居民的电费增加两倍。“这将是一场经济灾难，”他说。

此外，使用柴油发电机作为岛上的主要电力来源也需要更多的维护，而且不利于气候。

五年前，电力公司董事会知道岛上的居民活在借来的时间里，于是开始研究各种选择。其中:创建一个微型智能电网"对于台湾来说，它将独立于大陆的电力公司。

要走微电网路线，他们必须能够在岛上发电。为此，他们考虑了微型涡轮机，这是一种冰箱大小的燃烧燃料发电的设备。他们还研究了风力涡轮机和太阳能。威尔逊说，太阳能微电网的成本是所有其他选项(包括更换电缆)的一小部分。

所以它是太阳能的。在岛民的支持下，电力公司正准备在今年夏天安装一个可再生微电网能源系统，其中包括一个由900块电池板组成的300千瓦太阳能阵列。

超级存储

Wilson说，将这个项目推向启动点是一场“冒险”。当一个棘手的问题解决后，另一个问题又冒了出来。

在他们面临的众多挑战中，有一个是每个有兴趣转换为太阳能或风能等更多可再生能源的人都必须解决的问题:储存间歇性产生的能量以备后用。锂离子电池是最常见的存储解决方案之一，但由于成本和预期寿命等原因，它们不太适合岛上的项目。

在研究了其他几种存储方案后，这家电力公司决定采用纽约制造的超级电容器千瓦实验室这是一家电源管理公司。kil瓦特实验室的董事长、联合创始人兼董事总经理奇普·塞伯特(Chip Seibert)说，超级电容器是一种电子设备，它能以快速的速度储存和释放能量，而不会像普通电池那样退化。

岛上的太阳能电力微电网将在两个20英尺长的类似拖车的集装箱中的超级电容器中储存1兆瓦时的电量。千瓦实验室还提供了一种电源管理系统，安装在一个10英尺高的容器中，可将电力从微电网输送到微电网。

减少浪费

解决了储存问题后，岛上的电力公司就面临着所需电量的巨大季节性差异问题。夏天，岛上的人口从50人左右增加到250到300人之间。为了满足夏季的电力需求，该岛需要一个更大的能源系统。在非夏季的几个月里，这个更大的系统产生的电力比使用的还要多。

当这条电缆仍在运行时，台湾的电力公司可以将多余的电力出售给大陆的公用事业公司。但一旦电缆出现故障，超级电容器所能储存的电量之外产生的任何电能都将被浪费掉。

解决方案?在岛上的住宅、市政和商业物业安装空气-水热泵供暖系统，将多余的电力转化为热水，然后用于为建筑物供暖。目前，建筑物的供暖来源多种多样，从木材、石油到煤油。

岛研究所(island Institute)的岛上研究员莫莉·西格尔(Molly Siegel)说，没人会指望岛上的每个业主都会把他们的供暖系统换成热泵/热水箱系统。岛研究所是一家总部位于缅因州的非营利组织，倡导该州的岛屿和沿海社区，并与他们合作。西格尔说，这些系统的安装成本预计在9000美元左右，这对大多数常年居住的岛民来说是一笔高昂的支出。但那些这样做的人可以期待在取暖费用上的大量节省。

威尔逊说，考虑到建筑的规模和隔热效果，热泵/热水系统可以为业主节省一半的供暖成本。这使得热泵系统前期成本的回收期在4到7年之间。

“下一个，下一个”网格

如何控制微电网是豪特岛能源系统的关键所在“下一个,下一个电网”:一种基于算法的计算机程序，辅以机器学习和人工智能。

由缅因州波特兰市创建内省系统该软件可以实时计算电力成本，以便消费者管理他们的能源选择。该软件也正考虑在欧洲和非洲使用。

“我们正在进行最优的资源配置，”反省系统公司的联合创始人兼首席执行官凯·艾金(Kay Aikin)在去年夏天向总部位于华盛顿特区的非营利组织智能电力联盟(Smart Electric Power Alliance)提交的关于该岛项目的网络研讨会上解释道

这意味着，例如，该软件计算出什么时候使用空气转水热泵/热水箱系统或备用热源(如煤油燃料加热器)为建筑供暖最划算。通过使用类似平板电脑的仪表盘界面，消费者可以选择对他们来说最有意义的选项。他们可以这样做，因为他们知道自己的隐私是受到保护的:消费者的能源管理选择不会与电力公司共享。

威尔逊说，这是非常令人兴奋的事情。“当这整件事结合在一起时，它将是一个与我们开始时想象的非常不同的系统。”

钱的问题

电力公司副总裁尼古拉斯·福尔(Nicholas Filler)说，如何为这个新能源系统支付费用，并让电力公司和岛民尽可能负担得起，一直是另一个棘手的问题。

这个180万美元的项目正在通过各种来源获得资金，包括私人投资、材料捐赠、赠款和贷款。但是岛民们仍然会感到相当的痛苦。电力的使用率将保持在32美分每千瓦时，Filler说，但每个业主将不得不支付高达6800美元的评估费，以帮助支付项目的成本。业主可以选择一次性支付所有税款，也可以选择通过20年的付款计划。

威尔逊说，尽管有额外的成本，但岛民一直支持这个项目。一方面，他们认识到这种需求，但另一方面，还有一些因素可以减轻额外成本带来的痛苦。

他说，如果业主改用空气换水热泵/热水储存系统，他们在取暖成本上的节省将有助于抵消更高的电费。通过使用太阳能电池板和热泵，整个岛屿将大大减少化石燃料的使用。

抓住注意力

这个创新项目已经引起了一些行业相关组织的注意，包括缅因州效率他是能源效率项目的独立管理者。缅因州效率组织战略倡议主任伊恩·伯恩斯(Ian Burnes)说，该组织已经同意提供超过6.5万美元的赠款，以帮助支持该项目，并期望从岛上收集的数据将为该组织未来的工作提供信息。

“我们对此持谨慎乐观态度，”伯恩斯说。虽然他不确定这种类型的项目是否适合该州的每个社区，但它可能是如何将可再生能源整合到电力系统组合中的一个重要难题。“这有可能带来很多好处。”

从威尔逊的角度来看，毫无疑问，他们在豪特岛上所做的事情有可能给缅因州本土的社区，乃至整个国家带来巨大的改变。

他说:“它的含义远比上岛广泛得多。”他承认，虽然这不是一个完美的解决方案，但它具有“巨大的”适用性，对于任何严重依赖化石燃料的地方来说，“可能是一个非常重要的经济因素”。

kil瓦特实验室的Chip Seibert对此表示赞同。他说，能源行业倾向于预测，像豪特岛这样的解决方案只会在10年或20年内成型，与此同时，我们所有人仍然依赖化石燃料发电。

他说:“我们必须制定一个计划，一次只迈出一小步。”“当你看到上岛正在做的事情时，你会发现这是非常有趣的一小步，实际上是整个计划中相当大的飞跃。”

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斯蒂芬妮·布沙尔是缅因州海岸的自由撰稿人和编辑。本文最初发表于Ensia．