Het Amerikaanse elektriciteitsnet is niet klaar voor klimaatverandering
De afgelopen weken heeft u ofwel stroomproblemen gehad of heeft u erover gehoord.
Dit verhaal maakt deel uit van een groep verhalen genaamd 
Ontdekken en uitleggen hoe onze digitale wereld verandert - en ons verandert.
In Portland, Oregon, deze week de geregistreerde officiële temperatuur bereikte 115 graden Fahrenheit , stroom kabels voor de trams van de stad gesmolten , doorhangende bovenleidingen dwongen de lightrail om af te sluiten , en meer dan 6.000 mensen verloren elektriciteit .
Maar het is lang niet de eerste keer dat extreem weer de afgelopen maanden voor serieuze problemen met het elektriciteitsnet heeft gezorgd. Tijdens de winterstorm die Texas in februari trof, bijna 5 miljoen mensen verloren de macht. In juni, Californië suggereerde dat bewoners hun elektrische voertuigen tijdens de daluren opladen om energie te besparen. En voor de eerste keer ooit, nadat stroomuitval verschillende buurten trof tijdens de hittegolf van deze week, stuurden ambtenaren van New York City bewoners een mobiele noodoproep hen aansporen om energie te besparen.
Het is overduidelijk dat het elektriciteitsnet in de Verenigde Staten niet klaar is voor de effecten van klimaatverandering, inclusief de extreme weersomstandigheden Dat kom mee . Klimaatverandering verhoogt immers niet alleen de vraag naar energie om mensen koel of warm te houden te midden van hittegolven en winterstormen. Het beschadigt ook het net zelf. Het land is nu in een race tegen de klok om zijn energievoorziening te verschuiven naar hernieuwbare bronnen, zoals wind- en zonne-energie, terwijl het ook steeds meer elektriciteit nodig heeft om alles te doen, van het aandrijven van meer airconditioning tot het stimuleren van de aantal EV's op de weg .
Ik zou ons elektriciteitsnet waarschijnlijk een C min geven, Kyri Baker , een technische professor aan de Universiteit van Colorado Boulder, vertelde Recode. Het is als deze perfecte storm van extreme temperaturen, meer elektriciteitsverbruik en verouderende infrastructuur.
Het hebben van een betrouwbaar elektriciteitsnet kan een kwestie van leven en dood zijn. Volgens de meest ernstige stroomstoringen tijdens de winterstorm in Texas afgelopen februari zijn naar schatting 700 mensen omgekomen BuzzFeed . Honderden mensen stierven tijdens de hittegolf van de afgelopen week in de Pacific Northwest en Canada. Ondertussen zijn de effecten van hittegolven onevenredig erger voor historisch gemarginaliseerde bruine, zwarte en inheemse gemeenschappen. Bejaarde, zeer jonge mensen, die bepaalde medicatieproblemen hebben of buitenshuis werken zijn ook waarschijnlijker om de effecten van extreme hitte te voelen.
Klimaatverandering zorgt ervoor dat extreme weersomstandigheden steeds vaker voorkomen intens en gewoon , wat zorgwekkend is, niet alleen omdat het elektriciteitsnet veroudert. Het netwerk is hopeloos onvoorbereid op een dreigende en verontrustende toekomst.
Hoe het Amerikaanse elektriciteitsnet werkt
Vorig jaar, ongeveer 40 procent van de elektriciteitsopwekking van het land kwam van aardgas. Terwijl het raster nog steeds afhankelijk is van een goede hoeveelheid op kolen gebaseerde energie , komt een groeiend aandeel van de stroom uit hernieuwbare bronnen, zoals zonne- en windenergie, waardoor het net hopelijk duurzamer wordt. Maar hoewel sommige van deze bronnen veel slechter zijn voor het milieu dan andere, dragen ze allemaal bij aan het elektriciteitsnet, een gigantisch technisch systeem vol hoog- en laagspanningsdraden, sensoren, palen en transformatoren die samenwerken om elektriciteit te transporteren naar jouw huis.
Elektriciteit reist over het net en gaat van hoogspanningslijnen die de elektriciteit over lange afstanden vervoeren naar laagspanningslijnen, een proces dat bekend staat als aftreden . De laagspanningslijnen distribueren die elektriciteit naar gebouwen en vervolgens naar individuele apparaten en elektronica. Maar er zijn hindernissen. Op dit moment heeft het land nog steeds problemen met de congestie van transmissielijnen die de maximale hoeveelheid elektriciteit hebben bereikt die ze kunnen vervoeren. In Vermont zijn zonne- en windenergie tot stilstand gekomen omdat: het raster is al te beperkt .
Het is dus niet zo dat je zomaar een draad van punt A naar punt B kunt leggen en alles komt goed, legt Sam Gomberg, senior energieanalist bij de Union of Concerned Scientists, uit. Je moet onderweg kleine stappen zetten om die elektriciteit in de richting te leiden die je wilt, zodat deze uiteindelijk bij je thuis belandt.
Het Amerikaanse elektriciteitsnet bestaat eigenlijk uit verschillende regionale netwerken, of interconnecties, die met elkaar verbonden zijn en werken op een gesynchroniseerde frequentie van 60 hertz. Hoewel deze systemen erg groot zijn, is het toezicht op het net enigszins lappendeken. Het opwekken van stroom voor het net is meer dan 10.000 energiecentrales in het land . Maar het net zelf, inclusief transmissie- en distributiesystemen, wordt beheerd door een mix van staatsbedrijven en particuliere entiteiten, waaronder enkele publiek-private samenwerkingen. Vervolgens leveren lokale nutsbedrijven zoals Con Edison in New York City en PG&E in San Francisco uiteindelijk elektriciteit aan de huizen van mensen.
Het unieke aan het stroomsysteem versus elk ander type infrastructuur is dat het bijna onmiddellijk is, vertelde Baker van UC Boulder aan Recode. Dus als ik een lamp in mijn huis aandoe, is er onmiddellijk een mismatch in vraag en aanbod. En de energiecentrales reageren eigenlijk bijna in realtime op die toename van de vraag.
Tegelijkertijd betekent dit dat het niet aangesloten zijn op een breder systeem voor problemen kan zorgen. Texas heeft er bijvoorbeeld voor gekozen om eigen elektriciteitsnet exploiteren , die grotendeels onafhankelijk is van andere regionale energiesystemen. Hoewel dit de staat meer autonomie heeft gegeven, hebben sommigen beweerd dat Texas de afgelopen winter zulke verwoestende uitval had kunnen voorkomen als het elektriciteitsnet van de staat had kunnen putten uit andere stroombronnen. Met name het nabijgelegen Oklahoma kon zich tijdens dezelfde storm tot andere staten wenden om zijn stroom aan te houden.
Waarom de hitte de zaken erger maakt
Zomerhitte kan op veel manieren de Amerikaanse stroomvoorziening verstoren.
Warm weer kan de energiebehoefte verhogen, vaak om airconditioners van stroom te voorzien, wat het elektriciteitsnet kan overbelasten en stroomstoringen kan veroorzaken - gedeeltelijke uitval die het totale beschikbare vermogen vermindert. Tegelijkertijd hoge temperaturen kan energiecentrales minder effectief maken , beperk de hoeveelheid energie die hoogspanningslijnen kunnen vervoeren, en maak storingen waarschijnlijker in transformatoren, die helpen de spanning in het hele elektriciteitsnet te regelen.
Daarom kan het zijn dat je tijdens de zomermaanden een melding krijgt dat je minder stroom moet verbruiken, bijvoorbeeld door het stofzuigen uit te stellen tot de avond. Als het probleem al erg genoeg wordt, kunnen nutsbedrijven zelfs rolling black-outs gebruiken - wanneer een nutsbedrijf tijdelijk de elektrische stroom voor verschillende gebieden afsluit om overbelasting van het hele systeem te voorkomen - om het net te beschermen. Hoewel ambtenaren deze stappen misschien nodig achten, kunnen stroomuitval natuurlijk onhandig en zelfs riskant zijn voor bewoners die stroom nodig hebben om koel te blijven tijdens hittegolven. Afgelopen week heeft het New Yorkse energiebedrijf Con Edison gedistribueerd droogijs aan enkele inwoners van Greenpoint, Brooklyn, die tijdens een stroomstoring zonder airconditioning zaten.
De hitte kan naast overcapaciteit problemen veroorzaken voor het elektriciteitsnet. Als het weer warm genoeg wordt, beginnen hoogspanningskabels door te zakken - als gevolg van het uitzetten van het metaal erin - en lopen ze het risico een boom te raken en brand te veroorzaken. Tegelijkertijd zijn energiecentrales sterk afhankelijk van water, dat ze nodig hebben om hun systemen af te koelen. Dit betekent dat, aangezien warm en droog weer de vraag naar airconditioning opdrijft, de toegenomen behoefte aan energie ook de vraag naar water van het elektriciteitsnet doet toenemen, die vaak schaars is tijdens perioden van droogte. Koelsystemen heb ook elektriciteit nodig , waardoor de vraag naar energie nog groter wordt.
We proberen het weer over twee jaar of over vijf jaar te voorspellen, en klimaatverandering maakt het moeilijker, Anjan Bose, een professor elektrotechniek aan de Washington State University, vertelde Recode. Als u het weer niet kunt projecteren, kunt u de belastingsvraag niet projecteren.
Uiteindelijk worden individuele energieverbruikers zich bewust van deze problemen. Deze zomer heeft de staatsnetbeheerder van Californië waarschuwde dat mensen moet zich voorbereiden op tijdelijke stroomuitval. Vorige week moest Portland de tramdienst sluiten. En in gebieden met een hoog risico op natuurbranden, nutsbedrijven kan rollende black-outs bestellen om het risico te verkleinen dat een overbelast net extra branden veroorzaakt.
Wat Biden wil doen om dit op te lossen?
Het elektriciteitsnet repareren gaat niet in één klap. In plaats daarvan zal het net moeten worden bijgewerkt door over te stappen op schonere energiebronnen zoals wind en zon, het net en de infrastructuur voor energieopslag aan te passen om zich aan te passen aan deze nieuwe soorten stroom, en onze benadering van energieverbruik in het algemeen te veranderen.
Het systeem moet ook veranderingen in de energievraag voorspellen en erop reageren. Een deel van de oplossing zijn smart grid-technologieën, die: gebruik op internet aangesloten sensoren op verschillende delen van het raster om veel meer gedetailleerde gegevens te verzamelen over hoe goed die delen werken. Die realtime gegevens kunnen nutsbedrijven ook helpen om potentiële problemen snel op te lossen voordat ze wijdverbreid worden. De Biden-administratie ondersteunt implementatie deze technologie, die de sleutel zou kunnen zijn om elektriciteitsnetten veerkrachtiger te maken.
In april ook het Witte Huis $ 8 miljard vrijgemaakt om de capaciteit van het net om hernieuwbare energie te ondersteunen te vergroten, en om het gemakkelijker te maken voor nieuwe, op hernieuwbare energie gerichte transmissielijnen om goedgekeurd te worden. Joe Biden dringt nu aan op modernisering van het netwerk als onderdeel van zijn enorme infrastructuurplan . Door dat plan hoopt de president dat de regering zal ten minste $ 73 miljard kunnen besteden aan verbeteringen , inclusief het bouwen van duizenden kilometers nieuwe transmissielijnen om hernieuwbare energie uit te breiden. Dit zal essentieel zijn om hernieuwbare energiebronnen haalbaarder te maken. Zoals Umair Irfan en Rebecca Leber van Vox uitleggen:
Transmissielijnen kunnen gebieden die energie nodig hebben, verbinden met plaatsen waar wind- en zonne-energie goedkoop zijn, die duizenden kilometers van elkaar verwijderd kunnen zijn. Dit zou de businesscase voor wind- en zonne-energie een boost geven. Het voorstel roept op tot een nieuwe netwerkautoriteit om de transmissie van schone energie te vergemakkelijken, en een infrastructuurfinancieringsautoriteit om te helpen bij het vinden van het geld om ervoor te betalen.
Maar veranderingen moeten verder gaan dan de federale overheid. Apparatuur moet worden bijgewerkt op regionaal en lokaal niveau , te. Of Biden erin zal slagen de complexe uitdagingen van het updaten van het netwerk aan te pakken, valt nog te bezien. Zonder overheidsoptreden kunnen particuliere bedrijven de taak krijgen om het elektriciteitsnet te repareren, en er is geen garantie dat ze de Amerikaanse stroomvoorziening op de lange termijn zullen beschermen voor hun winst .
