U ljeto rekordne vrućine, američka elektroenergetska mreža se drži – do sada

Uprkos ranijim upozorenjima mrežnih operatera i stručnjaka za pouzdanost elektroenergetske mreže, ovoljetni toplotni talasi bez presedana nisu izazvali nestanak struje u SAD-u – barem ne do sada.

Dok su stanovnici u nekoliko država, uključujući Teksas, Indijana, Ilinois i Ajova, ohrabreni su da smanje svoju potrošnju energije u vršnim satima kako bi se izbjegla neprestana zamračenja, malo ih je morao izdržati u ovoj fazi.

Stanovnici Grosse Pointea, Michigan, sjeverno od Detroita, ostali su bez struje krajem jula zbog prekida prijenosa. DTE Energy'sDTE
potpredsjednik operacija distribucije rekao je lokalu ABC-affiliate da je prekid možda bio uzrokovan zastarjelom infrastrukturom, ali da su "sigurno visoke temperature mogle igrati ulogu". Na drugim mjestima, stanovnici s New York City i centralna Kalifornija suočeni s prekidima uzrokovanim vrućinom.

Većina nestanka struje je još uvijek rezultat lokalnog događaja, poput naleta automobila na stub, kaže profesor Jay Apt, kodirektor Carnegie Mellon Electricity Industry Centra. “Vrlo malo prekida uzrokovano je nedovoljnom proizvodnjom električne energije i kvarom dalekovoda... najveći pojedinačni uzrok su oluje koje će odnijeti drvo u električnu liniju,” rekao je.

„Općenito, rekao bih da se mreža dobro držala, ali je vrlo rano u ljeto“, North American ElectricAEP
Izvršni direktor i predsjednik korporacije Reliability Corporation (NERC) Jim Robb rekao je na podcastu Public Power Now u julu. „Pravi period naprezanja za mrežu će nastupiti u avgustu i početkom septembra, posebno na zapadu. Tako da ni u kom slučaju ne bih rekao da smo izašli iz šume, ali do sada su mrežni operateri mogli urediti svoje proizvodne flote kako bi mogli zadovoljiti potražnju koju su vidjeli.”

An procjena NERC je u svibnju otkrio da su Vijeće za električnu pouzdanost Teksasa, svih 14 američkih država pod Koordinacionim vijećem za zapadnu električnu energiju i centralne američke države u okviru Southwest Power Pool-a pod povećanim sezonskim rizikom – što znači da su se suočile s „potencijalom za nedovoljno operativno rezerve u natnormalnim [vremenskim] uslovima.” Nezavisni sistemski operater Srednjeg kontinenta - koji upravlja proizvodnjom i prijenosom energije u 15 država uključujući Illinois i Michigan - bio je pod "visokim rizikom" 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 najotreznijima koje je NERC do sada objavio".

„Od 2018. godine vidimo sve veći broj rizika za pouzdanost sistema električne energije koji se pojavljuju ubrzanom brzinom“, rekao je Robb. „Kako mreža prolazi kroz temeljnu transformaciju, upravljanje tempom promjena je središnji izazov za osiguranje pouzdanosti i otpornosti na sve češće i ekstremnije događaje.”

Predviđene visoke temperature i suša bile su veliki faktor u mračnim izgledima NERC-a, a Nacionalna meteorološka služba je u maju rekla da je vjerovatnoća da će skoro sve Sjedinjene Američke Države imati temperature iznad normalnih ovog ljeta "nagnuta" ili "vjerovatno" iznad normalne. NWS je također otkrio da se većina sjeverozapada, većina centralnog dijela SAD-a i veći dio Teksasa suočavaju s "naginjanjem ispod" i "vjerovatno ispod" normalnog nivoa padavina.

Vremenske prognoze su se pokazale istinitim: veći dio zapada i jugozapada doživljava suše i nekoliko gradova u cijeloj zemlji zabilježeni rekord temperature.

Takvo vrijeme „čini nešto na strani potražnje [i] čini nešto na strani ponude“, prema Apt. Povećanom potražnjom zbog toplotnog talasa obično se može upravljati prvih nekoliko dana kroz programe odgovora na potražnju, koji omogućavaju institucijama i kompanijama da ostvare prihod smanjenjem potrošnje energije tokom vršnih perioda. Ali efikasnost tih programa nestaje nakon nekoliko dana zbog „zamora od odgovora na potražnju“. Drugim riječima, nakon nekoliko dana, preduzeća se zamaraju od planiranja svoje potrošnje energije unaprijed.

Međutim, veća implikacija na mrežu zbog velike vrućine i male količine padavina nije povećana potražnja, već smanjena sposobnost. Hidroelektrična energija se smanjuje kada je manje vode dostupno i „kada imate ekstremno vruć dan, imate ograničenja na elektrane na ugalj i na elektrane na prirodni gas“, kaže Apt. „Vazduh koji snabdeva kiseonikom za sagorevanje je manje gust kada je napolju na 100 stepeni nego kada je napolju na 20 stepeni. I tako postrojenja prirodnog gasa…moraju da smanje svoju proizvodnju jer ne dobijaju toliko atoma kiseonika kao kada je napolju hladnije. Sa elektranom na ugalj, rashladna voda koja hladi veliki kotlić za čaj, postrojenje na ugalj, nije tako hladna kao što je bila. Tako da moraju povući svoju proizvodnju kako ne bi istopili svoju opremu.” Isto vrijedi i za mnoge nuklearne elektrane koje nisu smještene u blizini okeana.

Iako se najgori scenario nestanka struje u cijeloj zemlji i prekida rada uzrokovanih vrućinom nije ostvario, zakonodavci i zvaničnici su poslušali strašna upozorenja komunalnih preduzeća i zalagali se za modernizaciju mreže i povećanje pouzdanosti na više načina.

Poslanik Jerry McNerney (D-Calif.), član Komiteta Predstavničkog doma za energetiku i trgovinu, rekao je da je kriza električne energije u Teksasu u februaru 2021. u kojoj je poginulo najmanje 200 ljudi natjerala nekoliko poslanika da shvate da je pouzdanost mreže „inicijativa koju svi moraju brinuti.”

McNerney je u julu uveo Zakon o otpornosti mreže, koji bi zahtijevao od savezne vlade da provede studiju o potrebi i izvodljivosti standarda koji bi osigurali da termoelektrane mogu raditi za vrijeme suše. Donijela je Dom kao dio Zakona o odgovoru na požare i otpornosti na sušu 29. jula sa 218-199 glasova. Taj zakon uključuje i zakone drugih zakonodavaca za ulaganje u skladištenje energije i mikromreže, kao i omogućavanje regionima da dijele struju u slučaju vanredne situacije u vezi sa energijom.

McNerney je rekao da podržava planove da nuklearna elektrana Diablo Canyon u južnoj Kaliforniji ostane otvorena. Fabrika čini 9% proizvodnje energije u državi i trebalo je da bude zatvorena 2025. godine, ali guverner Gavin Newsom (D) je gurnuo kako bi se vremenski okvir produžio zbog rastuće potražnje za energijom.

„Sa sušom, ne samo da se suočavamo sa šumskim požarima i prijetnjama našoj mreži, već se suočavamo i sa manjom sposobnošću proizvodnje hidroenergije“, rekao je McNerney. „Imamo ekstremne događaje, ne možemo to da nadoknadimo… Održavanje Diablo Canyona otvorenim ima mnogo smisla u ovom trenutku, barem nekoliko godina. Sada imamo pitanja u vezi sa nuklearnom energijom za koje mislim da treba da se pozabave. Ali to je izvor energije s niskim udjelom ugljika i može proizvesti mnogo energije, tako da moramo biti otvoreni o tome kako možemo proizvesti tu snagu.”

Iako Zakon o odgovoru na požare i otpornosti na sušu još uvijek mora proći kroz Senat, to nije jedini put da je Kongres nedavno razmatrao mjere otpornosti mreže. Zakon o smanjenju inflacije, koji je u nedjelju prošao u Senatu na stranačkom glasanju, a očekuje se da će u petak proći kroz Dom pod kontrolom demokrata, sadrži brojne klimatske odredbe koje bi podržale pouzdanost mreže, kao što su subvencije za solarnu i drugu obnovljivu energiju . A dvostranački sporazum o infrastrukturi, koji je potpisao predsjednik Joe Biden, sadržavao je brojne odredbe vezane za jačanje infrastrukture električne mreže i upravljanje opterećenjem.

Kao dio zakona o infrastrukturi, Ministarstvo energetike je u julu objavilo program grantova od 2.3 milijarde dolara koji je osmišljen da podrži napore država i plemena da modernizuju mrežu. Program grantova će obezbijediti 459 miliona dolara godišnje za očekivani petogodišnji period u svim državama i plemenima za podršku stvarima poput integracije mikromreža, dodavanja komponenti otpornih na vatru i podzemne opreme.

„Moramo da stavimo što je moguće više dalekovoda ispod zemlje, to će sigurno napraviti razliku u smislu pouzdanosti u šumskim požarima i drugim ključnim pitanjima“, rekao je McNerney. Ekstremne temperature ugrožavaju stabilnost dalekovoda i uzrokuju, između ostalih strukturalnih problema, opadanje, dodaje on.

Ali McNerney, Apt i drugi stručnjaci se slažu da 2.3 milijarde dolara nije ni blizu iznosa potrebnog za pravu nadogradnju infrastrukture. “Dve milijarde dolara, iako su od pomoći, su kap u kantici,” kaže Apt. McNerney je na sličan način primijetio da bi taj iznos bio nedovoljan za nadogradnju mreže samo u Kaliforniji, ali se nada da bi mogao „ohrabriti javno-privatna partnerstva i [komunalne kompanije] da planiraju unaprijed i razumiju šta će biti potrebno prije nego što bude prekasno. ”

Paul Alvarez, izvršni direktor konsultantske firme za planiranje distributivnih mreža i ulaganja pod nazivom Wired Group, kaže da bi se neki od naprezanja s kojima se mreža suočava u vršnim trenucima mogli nadoknaditi pravilnim upravljanjem korištenjem energije, poput pametnih brojila. Međutim, on misli da bi neka komunalna preduzeća mogla biti nemotivirana da promoviraju pametna brojila jer bi smanjena potrošnja električne energije dovela do niže zarade. „Umesto da uvek gradimo sistem kako bi se dostigao vrhunac, pa pucaj, šta ako možemo da upravljamo vrhuncem da ispuni sistem? Ima puno smisla, trebalo bi apsolutno biti u stanju da smanji broj poziva za te neprestane i nestanke i trebalo bi apsolutno poboljšati našu sposobnost da primimo više solarne energije i vjetra na sistem. Ali distributivni servisi zaista nemaju motivaciju za to, tako da smo ovdje u maloj nevolji.”

Uz kontinuirano ulaganje u mrežu, moglo bi se očekivati ​​da će se pouzdanost poboljšati — ali Alvarez i Apt su sugerirali da će veliki dio problema oko modernizacije mreže ostati osim ako se ne poboljšaju tržišni poticaji i nadzor nad potrošnjom komunalnih preduzeća.

Iako se Alvarez ne protivi određenim ulaganjima, kao što je smještaj energije vjetra i sunca, on upozorava da su komunalna preduzeća motivirana da nastave tražiti kapital, što bi moglo dovesti do viška ulaganja. "Moramo imati više odbijanja, moramo imati kvalifikovanije ispitivanje onoga što nam komunalna preduzeća govore", rekao je, napominjući da je to posebno izazov s obzirom na čest nedostatak znanja zakonodavaca i mali broj kvalifikovanih stručnjaka koji ne rade za korisnost.

Apt vidi nedostatak tržišnih poticaja kao potencijalnu prepreku za poboljšanje pouzdanosti, napominjući da kompanije nisu bile financijski motivirane za izgradnju postrojenja prirodnog plina na gornjem srednjem zapadu nakon nekoliko planiranih penzionisanje elektrana na ugalj u proteklih nekoliko godina.

“Sada ovog ljeta imamo situaciju u kojoj su rezerve na gornjem srednjem zapadu prilično niske, nekako su niske,” rekao je. “Sve dok ne dobijemo adekvatne signale o cijenama da privučemo druge ljude na tržište, to je ranjivost, baš kao i činjenica da tržište nije poslalo nikakve signale u Teksas za zimovanje svojih postrojenja i za zimu infrastrukture prirodnog plina. Nije postojao cjenovni razlog za to, pa ljudi to nisu radili.”

Dijelom zbog nedostatka tržišnih poticaja, a dijelom zbog klimatskih promjena, razgovor o pouzdanosti mreže daleko je od novog – ali ovo ljeto je privuklo još više pažnje na to pitanje. „Izdavali smo upozorenja o mreži već nekoliko godina,“ rekao je Mark Denzler, izvršni direktor Illinois Manufacturers' Association Washington post. “Ali brzina kojom se ovo dogodilo iznenadila je ljude. Nisu mislili da ćemo imati ove probleme nekoliko godina.”

Dok su zabrinutosti izražene ranije ove godine oko modernizacije mreže donekle splasnule, jer su SAD pregurale jul bez ikakvih većih problema sa pouzdanošću, problemi koji su izazvali zabrinutost su se zadržali. A pod pretpostavkom da mreža prođe kroz ljeto netaknuta, zima je odmah iza ugla.