W lecie rekordowego upału sieć energetyczna w USA trzyma się - jak dotąd

Pomimo wcześniejszych ostrzeżeń ze strony operatorów sieci i ekspertów ds. niezawodności sieci energetycznych, bezprecedensowe fale upałów tego lata nie spowodowały przerw w dostawach prądu w Stanach Zjednoczonych — przynajmniej nie do tej pory.

Mieszkańcy kilku stanów, w tym Texas, Indiana, Illinois i Iowa, zostali zachęceni do zmniejszenia zużycia energii w godzinach szczytu, aby uniknąć ciągłych przerw w dostawie prądu, niewielu musiało je znosić na tym etapie.

Mieszkańcy Grosse Pointe w stanie Michigan, na północ od Detroit, stracili prąd pod koniec lipca z powodu przerwy w transmisji. Energia DTEDTE
wiceprezes ds. dystrybucji powiedział lokalnemu Współpracownik ABC że awaria mogła być spowodowana starzejącą się infrastrukturą, ale „z pewnością wysokie temperatury mogły odegrać pewną rolę”. Gdzie indziej mieszkańcy Nowy Jork i Środkowa Kalifornia w obliczu przestojów spowodowanych przez ciepło.

Według profesora Jaya Apta, współdyrektora Carnegie Mellon Electricity Industry Center, większość przerw w dostawie prądu jest nadal wynikiem lokalnego zdarzenia, takiego jak samochód wjeżdżający na słup energetyczny. „Bardzo niewiele przestojów jest spowodowanych niewystarczającym wytwarzaniem energii i awariami linii przesyłowych… największą pojedynczą przyczyną są burze, które zdmuchną drzewo na linię elektryczną” – powiedział.

„Ogólnie powiedziałbym, że sieć trzyma się dobrze, ale jest bardzo wczesne lato”, North American ElectricAEP
Dyrektor generalny i prezes firmy Reliability Corporation (NERC) Jim Robb powiedział w lipcu w podcaście Public Power Now. „Prawdziwy okres obciążenia sieci nadejdzie w sierpniu i na początku września, szczególnie na zachodzie. Więc w żadnym wypadku nie powiedziałbym, że wyszliśmy z lasu, ale do tej pory operatorzy sieci byli w stanie zorganizować swoje floty generujące, aby były w stanie zaspokoić zapotrzebowanie, które widzieli”.

An oszacowanie przez NERC w maju stwierdził, że Electric Reliability Council of Texas, wszystkie 14 stanów USA w ramach Western Electricity Coordinating Council oraz centralne stany USA w ramach Southwest Power Pool były narażone na podwyższone ryzyko sezonowe – co oznacza, rezerwy w warunkach ponadnormalnych [pogodowych].” Niezależny operator systemu Midcontinent — który zarządza wytwarzaniem i przesyłaniem energii w 15 stanach, w tym Illinois i Michigan — był narażony na „wysokie ryzyko” i może stanąć w obliczu „potencjału niewystarczających rezerw operacyjnych w normalnych warunkach szczytowych”.

Robb powiedział Forbesowi w oświadczeniu, że tegoroczna ocena „jest jedną z najbardziej otrzeźwiających opublikowanych do tej pory przez NERC”.

„Od 2018 r. zaobserwowaliśmy rosnącą liczbę zagrożeń dla ogólnej niezawodności systemu zasilania, które pojawiają się w coraz szybszym tempie” – powiedział Robb. „Ponieważ sieć przechodzi fundamentalną transformację, zarządzanie tempem zmian jest głównym wyzwaniem zapewniającym niezawodność i odporność na coraz częstsze i ekstremalne zdarzenia”.

Przewidywane wysokie temperatury i susza były ważnym czynnikiem w ponurych prognozach NERC, a National Weather Service w maju stwierdziło, że prawdopodobieństwo, że tego lata w prawie wszystkich Stanach Zjednoczonych wystąpią temperatury powyżej normy, było „pochylone” lub „prawdopodobnie” powyżej normy. NWS odkrył również, że większość północno-zachodniej części Stanów Zjednoczonych, większość środkowych Stanów Zjednoczonych i większość Teksasu stanęła w obliczu „pochylenia poniżej” i „prawdopodobnie poniżej” normalnego poziomu opadów.

Prognozy pogody się sprawdziły: większość Zachodu i południowego zachodu doświadcza suszy i kilka miast w całym kraju nagrały rekord temperatury.

Ten rodzaj pogody „robi coś po stronie popytu [i] robi coś po stronie podaży”, według Apt. Zwiększone zapotrzebowanie spowodowane falą upałów jest zwykle możliwe do opanowania przez pierwsze kilka dni za pomocą programów reagowania na zapotrzebowanie, które pozwalają instytucjom i firmom uzyskiwać dochody poprzez zmniejszenie zużycia energii w okresach szczytu. Jednak skuteczność tych programów słabnie po kilku dniach z powodu „zmęczenia odpowiedzią na żądanie”. Innymi słowy, po kilku dniach firmy zmęczą się planowaniem zużycia energii z wyprzedzeniem.

Jednak większy wpływ na sieć z powodu wysokiej temperatury i małych opadów ma nie zwiększone zapotrzebowanie, ale obniżona wydajność. Energia hydroelektryczna jest zmniejszona, gdy dostępna jest mniejsza ilość wody, a „kiedy masz wyjątkowo upalny dzień, masz ograniczenia dotyczące elektrowni węglowych i gazowych”, mówi Apt. „Powietrze, które dostarcza tlen do spalania, jest mniej gęste, gdy jest na zewnątrz o 100 stopni, niż gdy jest na zewnątrz o 20 stopni. A więc elektrownie gazowe… muszą zmniejszyć swoją produkcję, ponieważ nie dostają tylu atomów tlenu, ile mają, gdy jest chłodniej. W elektrowni węglowej woda chłodząca wielki czajnik do herbaty, elektrownia węglowa, nie jest tak chłodna, jak była. Dlatego muszą wycofać się z produkcji, aby nie stopić swojego sprzętu”. To samo dotyczy wielu elektrowni jądrowych, które nie znajdują się w pobliżu oceanu.

Chociaż nie ziścił się najgorszy scenariusz ogólnokrajowych przerw w dostawach prądu i przerw w dostawach energii elektrycznej spowodowanych upałem, prawodawcy i urzędnicy posłuchali straszliwych ostrzeżeń przedsiębiorstw użyteczności publicznej i na różne sposoby naciskali na modernizację sieci i zwiększenie jej niezawodności.

Deputowany Jerry McNerney (D-Calif.), członek Komisji ds. Energii i Handlu Izby Reprezentantów, powiedział, że kryzys energetyczny w Teksasie w lutym 2021 r., w którym zginęło co najmniej 200 osób, uświadomił kilku prawodawcom, że niezawodność sieci jest „inicjatywą, którą wszyscy muszą się martwić”.

McNerney wprowadził w lipcu Grid Resilience Act, który wymagałby od rządu federalnego przeprowadzenia badania na temat potrzeby i wykonalności standardów, które zapewniłyby, że elektrownie termoelektryczne będą mogły działać podczas suszy. Przekazał Izbę jako część ustawy o reagowaniu na pożary i suszy w dniu 29 lipca z głosami 218-199. Ustawa ta obejmuje również inne przepisy prawa dotyczące inwestowania w magazynowanie energii i mikrosieci, a także zezwalanie regionom na współdzielenie energii w przypadku awarii energetycznej.

McNerney powiedział, że popiera plany utrzymania otwartej elektrowni jądrowej Diablo Canyon w południowej Kalifornii. Elektrownia odpowiada za 9% produkcji energii stanu i miała zostać zamknięta w 2025 roku, ale gubernator Gavin Newsom (D) pchnął o przedłużenie terminu w obliczu rosnącego zapotrzebowania na energię.

„Wraz z suszą stoimy nie tylko w obliczu pożarów i zagrożeń dla naszej sieci, ale mamy też mniejszą zdolność do produkcji energii wodnej” – powiedział McNerney. „Mamy ekstremalne wydarzenia, nie możemy tego nadrobić… Utrzymywanie otwartego Diablo Canyon ma w tej chwili sens, przynajmniej przez kilka lat. Teraz mamy problemy związane z energią jądrową, którymi moim zdaniem należy się zająć. Ale jest to źródło energii o niskiej emisji dwutlenku węgla i może wytwarzać dużo energii, więc musimy być otwarci na to, jak możemy ją wytworzyć”.

Chociaż ustawa o reagowaniu na pożary i susze wciąż musi przebić się przez Senat, nie jest to jedyny raz, kiedy Kongres rozważał ostatnio środki dotyczące odporności sieci. Ustawa o redukcji inflacji, która została uchwalona przez Senat w niedzielnym głosowaniu po linii partyjnej i ma przebić się przez Izbę kontrolowaną przez Demokratów w piątek, zawiera liczne przepisy dotyczące klimatu, które wspierałyby niezawodność sieci, takie jak dotacje na energię słoneczną i inne odnawialne źródła energii . A ponadpartyjna umowa infrastrukturalna, podpisana przez prezydenta Joe Bidena, zawierała liczne postanowienia dotyczące wzmocnienia infrastruktury sieci energetycznej i zarządzania obciążeniem.

W ramach ustawy o infrastrukturze Departament Energii ogłosił w lipcu program dotacji o wartości 2.3 miliarda dolarów, mający na celu wsparcie wysiłków państwa i plemion na rzecz modernizacji sieci. Program grantów zapewni 459 milionów dolarów rocznie przez oczekiwany okres pięciu lat we wszystkich stanach i plemionach na wsparcie takich rzeczy, jak integracja mikrosieci, dodawanie komponentów ognioodpornych i sprzętu do prac podziemnych.

„Musimy umieścić jak najwięcej linii energetycznych pod ziemią, co z pewnością wpłynie na niezawodność w przypadku pożarów i innych kluczowych problemów” – powiedział McNerney. Ekstremalne temperatury zagrażają stabilności linii energetycznych i powodują m.in. opadanie, dodaje.

Ale McNerney, Apt i inni eksperci zgadzają się, że 2.3 miliarda dolarów nie jest nawet zbliżone do kwoty potrzebnej do rzeczywistej modernizacji infrastruktury. „2 miliardy dolarów, choć pomocne, to kropla w morzu”, mówi Apt. McNerney podobnie zauważył, że ta kwota byłaby niewystarczająca do modernizacji sieci w samej Kalifornii, ale ma nadzieję, że może „zachęcić partnerstwa publiczno-prywatne i [przedsiębiorstwa użyteczności publicznej] do planowania z wyprzedzeniem i zrozumienia, co będzie potrzebne, zanim będzie za późno. ”

Paul Alvarez, dyrektor generalny firmy Wired Group zajmującej się doradztwem w zakresie planowania sieci dystrybucyjnej i inwestycji, mówi, że niektóre obciążenia sieci w godzinach szczytu można zrównoważyć odpowiednim zarządzaniem zużyciem energii, na przykład za pomocą inteligentnych liczników. Uważa jednak, że niektóre przedsiębiorstwa mogą nie być zmotywowane do promowania inteligentnych liczników, ponieważ mniejsze zużycie energii przełożyłoby się na mniejsze zyski. „Zamiast po prostu zawsze budować system, aby sprostać szczytom, dobrze strzelaj, co jeśli uda nam się zarządzać szczytem, ​​aby sprostać systemowi? To ma sens, powinno bezwzględnie być w stanie zredukować liczbę wezwań do tych ciągłych przerw w dostawie prądu i zaciemnienia i powinno bezwzględnie poprawić naszą zdolność do przyjmowania większej ilości energii słonecznej i wiatru w systemie. Ale narzędzia dystrybucyjne naprawdę nie mają motywacji, aby to zrobić, więc mamy tutaj trochę kłopotów”.

Przy ciągłych inwestycjach w sieć można oczekiwać poprawy niezawodności — ale Alvarez i Apt zasugerowali, że wiele problemów związanych z modernizacją sieci pozostanie, o ile nie poprawią się zachęty rynkowe i nadzór nad wydatkami na media.

Chociaż Alvarez nie sprzeciwia się pewnym inwestycjom, takim jak wykorzystanie energii wiatrowej i słonecznej, ostrzega, że ​​przedsiębiorstwa mają motywację do dalszego poszukiwania kapitału, co może prowadzić do nadmiernych inwestycji. „Musimy mieć więcej odpowiedzi, musimy mieć bardziej wykwalifikowaną analizę tego, co mówią nam przedsiębiorstwa”, powiedział, zauważając, że jest to szczególnie trudne, biorąc pod uwagę częsty brak wiedzy ze strony ustawodawców i niewielką liczbę wykwalifikowanych ekspertów nie pracujących dla pożytek.

Apt postrzega brak zachęt rynkowych jako potencjalną przeszkodę na drodze do poprawy niezawodności, zauważając, że firmy nie były zmotywowane finansowo do budowy elektrowni gazu ziemnego w górnym środkowym zachodzie po kilku planowanych emerytury elektrowni węglowych przez ostatnich kilka lat.

„Teraz tego lata mamy sytuację, w której marginesy rezerwowe w górnym środkowym zachodzie są dość skosh, są dość niskie” – powiedział. „Dopóki nie otrzymamy odpowiednich sygnałów cenowych, aby zachęcić innych ludzi do wejścia na rynek, jest to słabość, podobnie jak fakt, że rynek nie wysłał żadnych sygnałów w Teksasie, aby zimować swoje elektrownie i faktycznie zimować infrastrukturę gazu ziemnego. Nie było powodu cenowego, żeby to zrobić, więc ludzie tego nie zrobili”.

Po części z powodu braku zachęt rynkowych, a po części ze względu na zmiany klimatyczne, rozmowa na temat niezawodności sieci nie jest nowa — ale tego lata zwróciło na to jeszcze większą uwagę. „Od wielu lat wydajemy ostrzeżenia dotyczące sieci”, powiedział Mark Denzler, dyrektor generalny Illinois Manufacturers' Association. Washington Post. „Ale szybkość, z jaką to się stało, zaskoczyła ludzi. Nie sądzili, że będziemy mieć te problemy przez kilka lat”.

Podczas gdy obawy wyrażane na początku tego roku dotyczące modernizacji sieci nieco ustąpiły, ponieważ Stany Zjednoczone przetrwały lipiec bez większych problemów z niezawodnością, problemy budzące obawy w pierwszej kolejności pozostały. I zakładając, że siatka przetrwa lato nienaruszona, zima jest tuż za rogiem.