U ljetu rekordne vrućine, elektroenergetska mreža SAD-a se drži – za sada

Unatoč ranijim upozorenjima mrežnih operatera i stručnjaka za pouzdanost električne mreže, ovoljetni toplinski valovi bez presedana nisu uzrokovali kontinuirane nestanke struje u SAD-u – barem ne dosad.

Dok su stanovnici u nekoliko država, uključujući Teksas, Indijana, Illinois i Iowa, bili su poticani da smanje svoju potrošnju energije tijekom vršnih sati kako bi izbjegli nestanke struje, malo ih je njih moralo izdržati u ovoj fazi.

Stanovnici Grosse Pointea, Michigan, sjeverno od Detroita, ostali su bez struje krajem srpnja zbog prekida prijenosa. DTE Energy'sDTE
potpredsjednik distribucijskih operacija rekao je lokalcu ABC-podružnica da je prekid možda uzrokovala zastarjela infrastruktura, ali da su "sigurno visoke temperature mogle igrati ulogu". Drugdje, stanovnici u New York City i središnja Kalifornija suočeni s prekidima rada zbog vrućine.

Većina nestanaka struje još uvijek je rezultat lokalnog događaja, poput naleta automobila na stup, prema profesoru Jayu Aptu, sudirektoru Carnegie Mellon Electricity Industry Center. "Vrlo malo prekida uzrokovano je nedovoljnom proizvodnjom električne energije i otkazivanjem dalekovoda... najveći pojedinačni uzrok su oluje koje će srušiti stablo u električni vod", rekao je.

"Općenito, rekao bih da se mreža dobro držala, ali vrlo je rano ljeto", North American ElectricAEP
Izvršni direktor i predsjednik Reliability Corporation (NERC) Jim Robb rekao je u podcastu Public Power Now u srpnju. „Razdoblje pravog opterećenja za mrežu nastupit će u kolovozu i početkom rujna, osobito na zapadu. Stoga nipošto ne bih rekao da smo izašli iz šume, ali do sada su mrežni operateri uspjeli organizirati svoje proizvodne flote kako bi mogli zadovoljiti potražnju koju su vidjeli.”

An procjena NERC je u svibnju otkrio da su Teksaško vijeće za električnu pouzdanost, svih 14 američkih država pod Western Electricity Coordination Councilom i središnje američke države pod Southwest Power Poolom izložene povećanom sezonskom riziku — što znači da su se suočile s "potencijalom za nedovoljan rad rezerve u iznadnormalnim [vremenskim] uvjetima." Midcontinent Independent System Operator — koji upravlja proizvodnjom i prijenosom električne energije u 15 država uključujući Illinois i Michigan — bio je u "visokom riziku" i mogao bi se suočiti s "potencijalom za nedovoljne operativne rezerve u normalnim vršnim uvjetima".

Robb je u izjavi za Forbes rekao da je ovoljetna procjena "među najotrežnjujućim koje je NERC objavio do danas".

"Od 2018. vidjeli smo sve veći broj rizika za pouzdanost masovnog elektroenergetskog sustava koji se pojavljuju ubrzanom brzinom", rekao je Robb. "Dok mreža prolazi temeljnu transformaciju, upravljanje tempom promjena središnji je izazov za osiguravanje pouzdanosti i otpornosti na sve češće i ekstremnije događaje."

Predviđene visoke temperature i suša bili su veliki čimbenik u tmurnim izgledima NERC-a, a Nacionalna meteorološka služba je u svibnju izjavila da je vjerojatnost da će gotovo sve SAD doživjeti temperature iznad normale ovog ljeta bila "nagnuta" ili "vjerojatno" iznad normale. NWS je također otkrio da se većina sjeverozapada, većina središnjeg dijela SAD-a i većina Teksasa suočavaju s "nagibom ispod" i "vjerojatno ispod" normalne razine padalina.

Vremenske prognoze pokazale su se istinitima: veći dio zapada i jugozapada prolazi kroz suše i nekoliko gradova diljem zemlje zabilježili zapis temperature.

Takvo vrijeme "čini nešto na strani potražnje [i] čini nešto na strani ponude", prema Apt. Povećana potražnja zbog toplinskog vala obično se može kontrolirati prvih nekoliko dana putem programa za odgovor na potražnju, koji omogućavaju institucijama i tvrtkama da ostvare prihod smanjenjem potrošnje energije tijekom razdoblja najveće potrošnje. Ali učinkovitost tih programa nestaje nakon nekoliko dana zbog "zamora od odgovora na zahtjev". Drugim riječima, nakon nekoliko dana poduzeća se umore od mapiranja svoje potrošnje energije unaprijed.

Međutim, veći utjecaj na mrežu zbog velike vrućine i niske količine padalina nije povećana potražnja, već smanjena sposobnost. Hidroelektrana se smanjuje kada je dostupno manje vode i "kada imate ekstremno vruće dane, imate ograničenja za postrojenja na ugljen i prirodni plin", kaže Apt. “Zrak koji opskrbljuje kisik za izgaranje manje je gustoće kada je vani 100 stupnjeva nego kada je vani 20 stupnjeva. I tako postrojenja za prirodni plin… moraju smanjiti svoju proizvodnju jer ne dobivaju toliko atoma kisika kao kad je vani hladnije. S termoelektranom na ugljen, rashladna voda koja hladi veliki kuhalo za čaj, termoelektranu, nije hladna kao što je bila. Stoga moraju odustati od proizvodnje kako ne bi otopili svoju opremu.” Isto vrijedi i za mnoge nuklearne elektrane koje nisu smještene blizu oceana.

Dok se najgori mogući scenarij nestanka struje i zatamnjenja diljem zemlje uzrokovanih vrućinom nije ostvario, zakonodavci i dužnosnici poslušali su strašna upozorenja komunalnih poduzeća i zalagali se za modernizaciju mreže i povećanje pouzdanosti na više načina.

Zastupnik Jerry McNerney (D-Kalifornija), član Odbora Predstavničkog doma za energetiku i trgovinu, rekao je da je kriza s električnom energijom u Teksasu u veljači 2021. u kojoj je umrlo najmanje 200 ljudi natjerala nekoliko zakonodavaca da shvate da je pouzdanost mreže "inicijativa koju mi o svemu treba brinuti.”

McNerney je u srpnju predstavio Zakon o otpornosti mreže, koji bi zahtijevao od savezne vlade da provede studiju o potrebi i izvedivosti standarda koji bi osigurali da termoelektrane mogu raditi tijekom suša. Dom je usvojio kao dio Zakona o odgovoru na šumske požare i otpornosti na sušu 29. srpnja s 218 prema 199 glasova. Taj zakon također uključuje zakonodavstvo drugih zakonodavaca za ulaganje u skladištenje energije i mikromreže, kao i dopuštanje regijama da dijele struju u slučaju hitne energetske krize.

McNerney je rekao da podržava planove da nuklearna elektrana Diablo Canyon u južnoj Kaliforniji ostane otvorena. Postrojenje čini 9% državne proizvodnje energije i bilo je predviđeno da se zatvori 2025., ali guverner Gavin Newsom (D) je gurnuo kako bi se rok produžio u svjetlu rastuće potražnje za energijom.

"Uz sušu, ne samo da smo suočeni sa šumskim požarima i prijetnjama našoj mreži, već smo suočeni i sa smanjenom sposobnošću proizvodnje hidroenergije", rekao je McNerney. “Imamo ekstremne događaje, ne možemo to nadoknaditi...Održavanje Diablo Canyona otvorenim ima puno smisla u ovom trenutku, barem nekoliko godina. Sada imamo problema u vezi s nuklearnom energijom za koje mislim da se moraju pozabaviti. Ali to je izvor energije s niskim udjelom ugljika i može proizvesti mnogo energije, tako da moramo biti otvoreni prema tome kako možemo proizvesti tu energiju.”

Iako Zakon o odgovoru na šumske požare i otpornosti na sušu još mora proći kroz Senat, to nije jedini put da je Kongres nedavno razmatrao mjere otpornosti mreže. Zakon o smanjenju inflacije, koji je u nedjelju usvojen u Senatu stranačkim glasovanjem i očekuje se da će u petak proći kroz Zastupnički dom pod kontrolom demokrata, sadrži brojne klimatske odredbe koje bi poduprle pouzdanost mreže, poput subvencija za solarnu i drugu obnovljivu energiju . A dvostranački sporazum o infrastrukturi, koji je potpisao predsjednik Joe Biden, sadržavao je brojne odredbe vezane uz jačanje infrastrukture električne mreže i upravljanje opterećenjem.

Kao dio zakona o infrastrukturi, Ministarstvo energetike najavilo je u srpnju program bespovratnih sredstava u iznosu od 2.3 milijarde dolara osmišljen kako bi podržao napore države i plemena da moderniziraju mrežu. Program grantova osigurat će 459 milijuna dolara godišnje za očekivano petogodišnje razdoblje u svim državama i plemenima za podršku stvarima poput integracije mikromreža, dodavanja komponenti otpornih na vatru i podzemne opreme.

"Moramo staviti što je moguće više dalekovoda pod zemlju, to će sigurno napraviti razliku u smislu pouzdanosti u slučaju požara i drugih ključnih problema", rekao je McNerney. Ekstremne temperature ugrožavaju stabilnost dalekovoda i uzrokuju, među ostalim strukturnim problemima, spuštanje, dodaje.

Ali McNerney, Apt i drugi stručnjaci slažu se da 2.3 milijarde dolara nije ni blizu iznosa potrebnog za stvarno unapređenje infrastrukture. "2 milijarde dolara, iako su korisne, kap su prelile čašu", kaže Apt. McNerney je na sličan način primijetio da taj iznos ne bi bio dovoljan za nadogradnju mreže samo u Kaliforniji, ali se nada da bi mogao “potaknuti javno-privatna partnerstva i [komunalna poduzeća] da planiraju unaprijed i razumiju što će biti potrebno prije toga prije nego što bude prekasno. ”

Paul Alvarez, izvršni direktor konzultantske tvrtke za planiranje distribucijske mreže i investicije pod nazivom Wired Group, kaže da bi se neki od opterećenja s kojima se mreža suočava tijekom vršnih razdoblja mogli nadoknaditi pravilnim upravljanjem potrošnjom energije, poput pametnih brojila. Međutim, smatra da su neka komunalna poduzeća možda nemotivirana za promicanje pametnih brojila jer bi smanjena potrošnja električne energije rezultirala manjim profitom. “Umjesto da samo uvijek gradimo sustav da dostigne vrhunac, pa pucaj, što ako možemo upravljati vrhuncem da dostignemo sustav? To ima puno smisla, apsolutno bi trebalo biti u mogućnosti smanjiti broj poziva za one stalne nestanke struje i zatamnjenja i trebalo bi apsolutno poboljšati našu sposobnost da sustavu koristimo više solarne energije i vjetra. Ali distribucijska poduzeća stvarno nemaju motivaciju za to, tako da smo ovdje u maloj nevolji.”

S kontinuiranim ulaganjem u mrežu, moglo bi se očekivati ​​da će se pouzdanost poboljšati - ali Alvarez i Apt su sugerirali da će većina problema oko modernizacije mreže ostati ako se ne poboljšaju tržišni poticaji i nadzor nad potrošnjom komunalnih usluga.

Iako se Alvarez ne protivi određenim ulaganjima, kao što je prilagodba energije vjetra i sunca, upozorava da su komunalna poduzeća motivirana nastaviti tražiti kapital, što bi moglo dovesti do prekomjernih ulaganja. "Moramo imati više otpora, moramo imati kvalificiranije ispitivanje onoga što nam komunalne službe govore", rekao je, ističući da je to posebno izazovno s obzirom na čest nedostatak znanja zakonodavaca i mali broj kvalificiranih stručnjaka koji ne rade za korisnost.

Apt na nedostatak tržišnih poticaja gleda kao na potencijalnu prepreku poboljšanju pouzdanosti, napominjući da tvrtke nisu bile financijski motivirane graditi postrojenja za prirodni plin na gornjem srednjem zapadu nakon nekoliko planiranih umirovljenja tvornica ugljena tijekom posljednjih nekoliko godina.

"Sada ovog ljeta, imamo situaciju u kojoj su rezervne marže na gornjem srednjem zapadu prilično niske, nekako su niske", rekao je. “Sve dok ne dobijemo odgovarajuće cjenovne signale koji će namamiti druge ljude na tržište, to je ranjivost, baš kao i činjenica da tržište nije poslalo nikakve signale u Teksasu da prezime svoja postrojenja i doista prezime infrastrukturu prirodnog plina. Nije postojao cjenovni razlog da se to učini pa ljudi to nisu učinili.”

Dijelom zbog nedostatka tržišnih poticaja, a dijelom i zbog klimatskih promjena, razgovor o pouzdanosti mreže daleko je od novosti - ali ovo je ljeto donijelo još više pažnje tom pitanju. "Već nekoliko godina izdajemo upozorenja o mreži", rekao je Mark Denzler, izvršni direktor Udruge proizvođača Illinoisa. The Washington Post. “Ali brzina kojom se ovo dogodilo iznenadila je ljude. Nisu mislili da ćemo imati ovakvih problema nekoliko godina.”

Iako su zabrinutosti izražene ranije ove godine o modernizaciji mreže donekle splasnule, budući da su SAD preživjele srpanj bez ikakvih većih problema s pouzdanošću, problemi koji su potaknuli zabrinutost na prvom su se mjestu zadržali. I pod pretpostavkom da mreža preživi ljeto netaknuta, zima je pred vratima.