V poletju z rekordno vročino se električno omrežje ZDA zaenkrat drži

Kljub prejšnjim opozorilom upravljavcev omrežij in strokovnjakov za zanesljivost električnih omrežij to poletje vročinski valovi brez primere v ZDA niso povzročili neprekinjenih izpadov električne energije – vsaj doslej ne.

Medtem ko prebivalci v več državah, vključno z Texas, Indiana, Illinois in Iowa, so bili spodbujeni, naj zmanjšajo porabo energije v konicah, da bi se izognili izpadom elektrike, le redki so jih morali prenašati na tej stopnji.

Prebivalci mesta Grosse Pointe v Michiganu, severno od Detroita, so konec julija izgubili elektriko zaradi izpada prenosa. DTE EnergyDTE
podpredsednik distribucijskih operacij povedal lokalni ABC-podružnica da je izpad morda povzročila starajoča se infrastruktura, a da bi "gotovo lahko prispevale visoke temperature." Drugod pa prebivalci v New York City in osrednja Kalifornija soočili z izpadi zaradi vročine.

Večina izpadov električne energije je še vedno posledica lokalnega dogodka, na primer trčenje avtomobila v steber, pravi profesor Jay Apt, sodirektor Carnegie Mellon Electricity Industry Center. "Zelo malo izpadov povzroči nezadostna proizvodnja električne energije in okvara prenosnih vodov ... največji vzrok so nevihte, ki bodo drevo odpihnile v električni vod," je dejal.

"Na splošno bi rekel, da je omrežje dobro obdržalo, vendar je poletje zelo zgodaj," North American ElectricAEP
Izvršni direktor in predsednik Reliability Corporation (NERC) Jim Robb je julija v podcastu Public Power Now dejal. »Prava napetost za omrežje bo nastopila avgusta in v začetku septembra, zlasti na zahodu. Zato nikakor ne bi rekel, da smo iz gozda, vendar so upravljavci omrežij doslej uspeli urediti svoje proizvodne flote, da so lahko izpolnili povpraševanje, ki so ga videli.«

An ocenjevanje maja ugotovil NERC, da so Teksaški svet za električno zanesljivost, vseh 14 ameriških zveznih držav pod Zahodnim usklajevalnim svetom za elektriko in osrednje ameriške zvezne države pod Southwest Power Pool izpostavljeni povečanemu sezonskemu tveganju, kar pomeni, da se soočajo s »možnostjo nezadostnega delovanja rezerve v nadnormalnih [vremenskih] razmerah.« Neodvisni sistemski operater Srednje celine, ki upravlja proizvodnjo in prenos električne energije v 15 zveznih državah, vključno z Illinoisom in Michiganom, je bil izpostavljen "visokemu tveganju" in bi se lahko soočil z "možnostjo nezadostnih operativnih rezerv v običajnih konicah."

Robb je v izjavi za Forbes povedal, da je letošnja poletna ocena "med najbolj treznimi, kar jih je NERC objavil do danes."

"Od leta 2018 smo priča vedno večjemu številu tveganj za zanesljivost napajalnega sistema, ki se pojavljajo s pospešeno hitrostjo," je dejal Robb. "Medtem ko je omrežje podvrženo temeljni preobrazbi, je obvladovanje hitrosti sprememb osrednji izziv za zagotavljanje zanesljivosti in odpornosti na vse pogostejše in ekstremne dogodke."

Napovedane visoke temperature in suša so bile velik dejavnik pri mračnih obetih NERC, pri čemer je nacionalna meteorološka služba maja izjavila, da je verjetnost, da bodo skoraj vse ZDA to poletje doživele nadnormalne temperature, "nagnjena" ali "verjetno" nad normalno. NWS je tudi ugotovil, da se večina severozahoda, večina osrednjih ZDA in večina Teksasa soočajo z "nagnjenimi pod" in "verjetno pod" običajnimi ravnmi padavin.

Vremenske napovedi so se uresničile: večji del zahoda in jugozahoda se sooča s sušo in več mestih po vsej državi zabeležili zapis temperature.

Takšno vreme "nekaj naredi na strani povpraševanja [in] naredi nekaj na strani ponudbe," pravi Apt. Povečano povpraševanje zaradi vročinskega vala je običajno obvladljivo v prvih nekaj dneh s programi odzivanja na povpraševanje, ki omogočajo institucijam in podjetjem, da zaslužijo z zmanjšanjem porabe energije v obdobjih največje porabe. Toda učinkovitost teh programov po nekaj dneh izzveni zaradi »utrujenosti pri odzivanju na povpraševanje«. Z drugimi besedami, po nekaj dneh se podjetja naveličajo načrtovanja svoje porabe energije vnaprej.

Vendar večji vpliv na omrežje zaradi visoke vročine in nizke količine padavin ni povečano povpraševanje, temveč zmanjšana zmogljivost. Hidroelektrična energija se zmanjša, ko je na voljo manj vode in »ko imate ekstremno vroč dan, imate omejitve pri elektrarnah na premog in zemeljski plin,« pravi Apt. »Zrak, ki dovaja kisik za zgorevanje, je manj gost, ko je zunaj 100 stopinj, kot če je zunaj 20 stopinj. In tako morajo elektrarne za zemeljski plin … zmanjšati svojo proizvodnjo, ker ne dobijo toliko atomov kisika kot takrat, ko je zunaj hladneje. Pri elektrarni na premog hladilna voda, ki hladi velik kotliček za čaj, elektrarno na premog, ni tako hladna, kot je bila. Zato morajo ustaviti svojo proizvodnjo, da ne stopijo svoje opreme.« Enako velja za številne jedrske elektrarne, ki niso v bližini oceana.

Medtem ko se najslabši možni scenarij izpadov električne energije po vsej državi zaradi vročine ni uresničil, so zakonodajalci in uradniki upoštevali grozljiva opozorila javnih služb in si na več načinov prizadevali za posodobitev omrežja in večjo zanesljivost.

Poslanec Jerry McNerney (D-Kalifornija), član odbora predstavniškega doma za energijo in trgovino, je dejal, da je električna kriza v Teksasu februarja 2021, v kateri je umrlo najmanj 200 ljudi, prisilila več zakonodajalcev do spoznanja, da je zanesljivost omrežja »pobuda za vse je treba skrbeti."

McNerney je julija uvedel zakon o odpornosti omrežja, ki bi od zvezne vlade zahteval, da izvede študijo o potrebi in izvedljivosti standardov, ki bi zagotovili, da bodo termoelektrarne lahko delovale med sušo. Predstavniški dom je bil sprejet 29. julija kot del zakona o odzivu na gozdne požare in odpornosti proti suši z 218 glasovi proti 199. Ta predlog zakona vključuje tudi zakonodajo drugih zakonodajalcev za vlaganje v shranjevanje energije in mikroomrežja ter omogoča regijam, da delijo moč v primeru izrednih energetskih razmer.

McNerney je dejal, da podpira načrte, da jedrska elektrarna Diablo Canyon v južni Kaliforniji ostane odprta. Tovarna predstavlja 9 % državne proizvodnje energije in naj bi jo leta 2025 zaprli, a guverner Gavin Newsom (D) je potisnil za podaljšanje časovnega okvira glede na naraščajoče povpraševanje po energiji.

"Zaradi suše se ne soočamo samo z gozdnimi požari in grožnjami našemu omrežju, ampak se soočamo z manjšo sposobnostjo proizvodnje vodne energije," je dejal McNerney. »Imamo ekstremne dogodke, tega ne moremo nadomestiti … Ohranjanje Diablo Canyona odprtega je na tej točki zelo smiselno, vsaj nekaj let. Zdaj imamo vprašanja v zvezi z jedrsko energijo, za katera mislim, da jih je treba obravnavati. Vendar je nizkoogljični vir energije in lahko proizvede veliko energije, zato moramo biti odprti glede tega, kako lahko proizvedemo to moč.«

Medtem ko mora zakon o odzivu na gozdne požare in odpornosti proti suši še vedno priti skozi senat, to ni edini čas, ko je kongres nedavno obravnaval ukrepe za odpornost omrežja. Zakon o zmanjševanju inflacije, ki je bil sprejet v senatu v nedeljo na strankarskem glasovanju in naj bi v petek prestopil v predstavniški dom pod nadzorom demokratov, vsebuje številne podnebne določbe, ki bi podpirale zanesljivost omrežja, kot so subvencije za sončno in drugo obnovljivo energijo . In dvostranski dogovor o infrastrukturi, ki ga je podpisal predsednik Joe Biden, je vseboval številne določbe v zvezi s krepitvijo infrastrukture električnega omrežja in upravljanjem obremenitve.

Kot del zakona o infrastrukturi je ministrstvo za energijo julija objavilo program nepovratnih sredstev v višini 2.3 milijarde dolarjev, namenjen podpori prizadevanj držav in plemen za posodobitev omrežja. Program nepovratnih sredstev bo zagotovil 459 milijonov dolarjev letno za pričakovano petletno obdobje v državah in plemenih za podporo stvari, kot so integracija mikromrež, dodajanje ognjeodpornih komponent in podzemne opreme.

"Čim več električnih vodov moramo postaviti pod zemljo, kar bo zagotovo pripomoglo k zanesljivosti pri požarih v naravi in ​​drugih ključnih povezanih vprašanjih," je dejal McNerney. Ekstremne temperature ogrožajo stabilnost električnih vodov in med drugim povzročajo strukturne težave, dodaja.

Toda McNerney, Apt in drugi strokovnjaki se strinjajo, da 2.3 milijarde dolarjev ni niti približno znesku, ki je potreben za resnično nadgradnjo infrastrukture. »Dve milijardi dolarjev sta, čeprav koristni, kaplja čez rob,« pravi Apt. McNerney je podobno opozoril, da ta znesek ne bi zadostoval za nadgradnjo omrežja samo v Kaliforniji, vendar upa, da bi lahko "spodbudil javno-zasebna partnerstva in [komunalna podjetja], da načrtujejo vnaprej in razumejo, kaj bo potrebno pred tem, preden bo prepozno." ”

Paul Alvarez, izvršni direktor svetovalnega podjetja za načrtovanje distribucijskih omrežij in investicij, imenovanega Wired Group, pravi, da bi lahko nekatere obremenitve, s katerimi se sooča omrežje v času konic, izravnali z ustreznim upravljanjem porabe energije, na primer s pametnimi števci. Vendar pa meni, da so nekatera podjetja morda nemotivirana za spodbujanje pametnih števcev, ker bi manjša poraba električne energije pomenila nižje dobičke. »Namesto da vedno gradimo sistem za doseganje vrhunca, dobro streljaj, kaj če lahko upravljamo vrh, da dosežemo sistem? To je zelo logično, absolutno bi moralo biti zmožno zmanjšati število klicev za tiste tekoče izpade in porjavitve in mora absolutno izboljšati našo sposobnost, da v sistem vključimo več sončne in vetrne energije. Toda distribucijska podjetja res nimajo motivacije za to, tako da smo tukaj kar malo v škripcih.”

Z nadaljnjimi naložbami v omrežje bi lahko pričakovali, da se bo zanesljivost izboljšala, vendar sta Alvarez in Apt predlagala, da bo veliko težav v zvezi s posodobitvijo omrežja ostalo, če se ne izboljšajo tržne spodbude in nadzor nad porabo javnih služb.

Čeprav Alvarez ne nasprotuje določenim naložbam, na primer za namestitev vetrne in sončne energije, opozarja, da so komunalna podjetja motivirana, da še naprej iščejo kapital, kar bi lahko vodilo do presežnih naložb. "Potrebujemo več odziva, potrebujemo bolj kvalificiran pregled tega, kar nam govorijo javne službe," je dejal in opozoril, da je to še posebej zahtevno glede na pogosto pomanjkanje znanja zakonodajalcev in majhno število usposobljenih strokovnjakov, ki ne delajo za uporabnost.

Apt meni, da je pomanjkanje tržnih spodbud potencialna ovira za izboljšano zanesljivost, pri čemer ugotavlja, da podjetja niso bila finančno motivirana za gradnjo elektrarn na zemeljski plin v zgornjem srednjem zahodu po več načrtovanih upokojitve premogovnikov v zadnjih nekaj letih.

"To poletje imamo razmere, ko so rezervne marže v zgornjem srednjem zahodu precej nizke, so nekako nizke," je dejal. »Dokler ne dobimo ustreznih cenovnih signalov, da bi privabili druge ljudi na trg, je to ranljivost, tako kot dejstvo, da trg v Teksasu ni poslal nobenih signalov za prezimovanje njihovih obratov in dejansko za prezimovanje infrastrukture zemeljskega plina. Za to ni bilo cenovnega razloga, zato ljudje tega niso storili.«

Deloma zaradi pomanjkanja tržnih spodbud in delno zaradi podnebnih sprememb pogovor o zanesljivosti omrežja še zdaleč ni nov - toda to poletje je temu vprašanju prineslo še več pozornosti. "Že vrsto let izdajamo opozorila glede omrežja," je povedal Mark Denzler, izvršni direktor Združenja proizvajalcev Illinoisa. Washington Post. »Ampak hitrost, s katero se je to zgodilo, je ljudi presenetila. Niso si mislili, da bomo imeli te težave nekaj let.”

Medtem ko so se zaskrbljenosti, izražene v začetku tega leta glede posodobitve omrežja, nekoliko polegle, saj so ZDA julij preživele brez večjih težav z zanesljivostjo, so se težave, ki so v prvi vrsti sprožile pomisleke, zadržale. In ob predpostavki, da omrežje preživi poletje nedotaknjeno, je zima tik za vogalom.