Det amerikanska elnätet är inte redo för klimatförändringar

ගැටළු ඉවත් කිරීම සඳහා අපගේ මෙවලම උත්සාහ කරන්න

Under de senaste veckorna har du antingen haft strömproblem eller så har du hört talas om dem.

Denna berättelse är en del av en grupp berättelser som kallas Koda om

Att avslöja och förklara hur vår digitala värld förändras – och förändra oss.

I Portland, Oregon, den här veckan registrerade den officiella temperaturen nådde 115 grader Fahrenheit , kraft kablar för stadens spårvagnar smälte , hängande luftledningar tvingade fram snabbspårväg att stänga av , och mer än 6 000 människor tappade elektriciteten .

Men det är långt ifrån första gången extremt väder har orsakat allvarliga problem med elnätet de senaste månaderna. Under vinterstormen som drabbade Texas i februari, nästan 5 miljoner människor tappade makten. I juni, Kalifornien föreslog att invånarna laddar sina elfordon under lågtrafik för att spara energi. Och för första gången någonsin, efter strömavbrott drabbade flera stadsdelar under veckans värmebölja, skickade tjänstemän i New York City invånare en nödmobillarm uppmanar dem att spara energi.

Det är helt klart att elnätet i USA inte är redo för effekterna av klimatförändringarna, inklusive extrema väderhändelser den där kom med det . När allt kommer omkring ökar klimatförändringarna inte bara efterfrågan på energi för att hålla människor svala eller varma bland värmeböljor och vinterstormar. Det skadar också själva nätet. Landet är nu i en kapplöpning mot tiden för att flytta sin energiförsörjning mot förnybara källor, som vind och solenergi, samtidigt som det behöver mer och mer el för att göra allt från att driva mer luftkonditionering till att öka antal elbilar på vägen .

Jag skulle förmodligen ge vårt elnät kanske ett C minus, Kyri Baker , en ingenjörsprofessor vid University of Colorado Boulder, berättade för Recode. Det är som den här perfekta stormen av extrema temperaturer, mer elförbrukning och åldrande infrastruktur.

Att ha ett pålitligt elnät kan vara en fråga om liv och död. I de allvarligaste strömavbrotten under vinterstormen i Texas den senaste februari beräknas 700 personer ha dött, enl. BuzzFeed . Hundratals människor dog under den senaste veckans värmebölja i Pacific Northwest och Kanada. Samtidigt har effekterna av värmeböljor varit oproportionerligt värre för historiskt marginaliserade bruna, svarta och inhemska samhällen. Människor som är äldre, mycket unga, som har vissa medicinska tillstånd, eller som arbetar utomhus är också mer sannolika att känna effekterna av extrem värme.

Klimatförändringarna gör att extrema väderhändelser blir fler intensiv och vanlig , vilket är oroande inte bara för att elnätet åldras. Nätet är bedrövligt oförberedt för en nära förestående och oroande framtid.

Hur det amerikanska elnätet fungerar

Förra året, cirka 40 procent av landets elproduktion kom från naturgas. Medan nätet fortfarande är beroende av en bra mängd kolbaserad kraft , kommer en växande andel av kraften från förnybara källor, som sol- och vindkraft, vilket förhoppningsvis kommer att göra nätet mer hållbart. Men även om vissa av dessa källor är mycket värre för miljön än andra, bidrar de alla med el till nätet, ett gigantiskt tekniskt system fullt av hög- och lågspänningsledningar, sensorer, stolpar och transformatorer som samverkar för att transportera elektricitet till ditt hem.

Elektricitet går över nätet, från högspänningsledningar som transporterar elektriciteten över långa avstånd till lågspänningsledningar, en process som kallas kliva ner . Lågspänningsledningarna distribuerar den elen till byggnader och sedan enskilda apparater och elektronik. Men det finns hinder. Just nu står landet fortfarande inför problem med överbelastning av transmissionsledningar som har maxat mängden el de kan bära. I Vermont har sol- och vindenergin avstannat pga rutnätet är redan för begränsat .

Så det är inte så att du bara kan sätta upp en tråd från punkt A till punkt B och allt kommer att bli bra, förklarade Sam Gomberg, senior energianalytiker vid Union of Concerned Scientists. Du måste sätta upp små steg på vägen för att styra den elen i den riktning som du vill att den ska gå så att den till slut hamnar hemma hos dig.

Det amerikanska elnätet består faktiskt av flera regionala nät, eller sammankopplingar, som är sammankopplade och arbetar på en synkroniserad frekvens på 60 hertz. Även om dessa system är mycket stora, är övervakningen av nätet något lapptäcke. Generera kraft för nätet är mer än 10 000 kraftverk i landet . Men själva nätet, inklusive transmissions- och distributionssystem, drivs av en blandning av statligt ägda och privata enheter, inklusive vissa offentlig-privata samarbeten. Sedan levererar lokala elbolag som Con Edison i New York City och PG&E i San Francisco till slut el till folks hem.

Det unika med kraftsystemet kontra alla andra typer av infrastruktur är att det nästan är omedelbart, sa Baker, från UC Boulder, till Recode. Så om jag tänder en lampa i mitt hus, blir det omedelbart en obalans i utbud och efterfrågan. Och kraftverken svarar faktiskt nästan i realtid på den ökade efterfrågan.

Samtidigt betyder det att inte vara ansluten till ett bredare system kan orsaka problem. Texas, till exempel, har valt att driva sitt eget elnät , som är i stort sett oberoende av andra regionala kraftsystem. Även om detta har gett staten mer autonomi, har vissa hävdat att Texas kunde ha undvikit sådana förödande avbrott den gångna vintern om statens elnät hade kunnat dra från andra kraftkällor. Noterbart var att Oklahoma i närheten kunde vända sig till andra stater för att behålla sin ström på under samma storm.

Varför värmen gör saker värre

Sommarvärme kan störa USA:s strömförsörjning på många sätt.

Varmt väder kan öka energibehovet, ofta för att driva luftkonditioneringsapparater, vilket kan överbelasta elnätet och orsaka strömavbrott - partiella avbrott som minskar den totala tillgängliga strömmen. Samtidigt höga temperaturer kan göra kraftverken mindre effektiva , begränsa mängden energi som kraftledningar kan bära och göra fel mer sannolikt i transformatorer, som hjälper till att kontrollera spänningen i hela elnätet.

Det är därför du under sommarmånaderna kan få en varning som säger att du ska dra ner på elanvändningen, som att skjuta upp dammsugning till kvällen. Om problemet blir tillräckligt allvarligt kan elbolag till och med använda rullande strömavbrott - när ett elbolag tillfälligt stänger av strömmen för olika områden för att undvika att överbelasta hela systemet - för att skydda nätet. Naturligtvis, även om tjänstemän anser att dessa steg är nödvändiga, kan strömavbrott vara obekvämt och till och med riskabelt för invånare som behöver ström för att hålla sig svala under värmeböljor. Den senaste veckan, New Yorks kraftbolag Con Edison fördelad torris till några invånare i Greenpoint, Brooklyn, som lämnades utan luftkonditionering under ett strömavbrott.

Värmen kan orsaka problem för elnätet utöver överkapacitet. Om vädret blir tillräckligt varmt börjar kraftledningarna sjunka - ett resultat av att metallen inuti dem expanderar - och riskerar att slå i ett träd och starta en brand. Samtidigt är kraftverken starkt beroende av vatten, som de behöver för att kyla ner sina system. Detta innebär att när varmt och torrt väder driver upp efterfrågan på luftkonditionering, driver det ökade behovet av energi också upp elnätets efterfrågan på vatten, som ofta är en bristvara under perioder av torka. Kylsystem behöver el också , vilket ökar efterfrågan på energi.

Kraftledningar och träd silhuett av den nedgående solen.

Värme kan skada kraftledningar och göra dem mindre effektiva.

Frederic J. Brown/AFP via Getty Images

Vi försöker projicera vädret om två år eller fem år från nu, och klimatförändringarna gör det svårare, Anjan Bose, professor i elektroteknik vid Washington State University, berättade för Recode. Om du inte kan projicera vädret kan du inte projicera lastbehovet.

Så småningom blir enskilda energianvändare medvetna om dessa problem. I sommar, Kaliforniens statliga elnätsoperatör varnade att människor bör förbereda sig för tillfälliga strömavbrott. Förra veckan var Portland tvungen att stänga spårvagnstjänsten. Och i områden där det finns en hög risk för skogsbränder, allmännyttiga företag kan beställa rullande strömavbrott för att minska risken för att ett överbelastat nät orsakar ytterligare bränder.

Vad Biden vill göra för att fixa detta

Att fixa elnätet kan inte göras i ett svep. Istället kommer elnätet att behöva uppdateras genom att gå över till renare energikällor som vind och sol, anpassa elnätet och energilagringsinfrastrukturen för att anpassa sig till dessa nya typer av kraft, och förändra vårt synsätt på energiförbrukning i allmänhet.

Systemet måste också förutsäga och reagera på förändringar i energiefterfrågan. En del av lösningen är smart grid-teknologier, som använda internetanslutna sensorer på olika delar av nätet för att samla in mycket mer detaljerad information om hur väl dessa delar fungerar. Den realtidsdata kan också hjälpa energibolag att snabbt lösa potentiella problem innan de blir utbredda. Biden-administrationen stöder utplacering denna teknik, som kan vara nyckeln till att göra elnäten mer motståndskraftiga.

I april, Vita huset också frigjorde 8 miljarder dollar för att öka nätets kapacitet att stödja förnybar energi, och åtagit sig att göra det lättare för nya, förnybara inriktade transmissionsledningar att godkännas. Joe Biden driver nu på att modernisera nätet som en del av hans massiva infrastrukturplan . Genom den planen hoppas presidenten att regeringen kommer att kunna spendera minst 73 miljarder dollar på förbättringar , inklusive att bygga tusentals miles av nya transmissionsledningar för att utöka förnybar energi. Detta kommer att vara nyckeln till att göra förnybara energikällor mer genomförbara. Som Voxs Umair Irfan och Rebecca Leber förklarar:

Transmissionsledningar kan länka samman områden som behöver energi med platser där vind- och solkraft är billig, som kan separeras med tusentals mil. Detta skulle bidra till att öka affärsplanen för vind- och solenergi. Förslaget efterlyser en ny nätmyndighet för att underlätta överföring av ren energi, och en infrastrukturfinansieringsmyndighet som ska hjälpa till att komma med pengar för att betala för det.

Men förändringar måste gå utöver den federala regeringen. Utrustning behöver uppdateras på regional och lokal nivå också. Om Biden kommer att lyckas ta itu med de komplexa utmaningarna med att uppdatera nätet återstår att se. Utan statliga åtgärder kan privata företag stå kvar med jobbet att fixa nätet, och det finns ingen garanti för att de kommer att ge det långsiktiga skyddet av den amerikanska strömförsörjningen före sina vinster .