Under sommaren med rekordvärme håller USA:s elnät uppe – än så länge

Trots tidigare varningar från nätoperatörer och elnätsexperter har den här sommarens aldrig tidigare skådade värmeböljor inte orsakat rullande strömavbrott i USA – åtminstone inte hittills.

Medan invånare i flera delstater, bl.a Texas, indiana, Illinois och Iowa, har uppmuntrats att minska sin energiförbrukning under rusningstid för att undvika rullande strömavbrott, få har behövt utstå dem i detta skede.

Invånare i Grosse Pointe, Michigan, strax norr om Detroit, förlorade strömmen i slutet av juli på grund av ett överföringsavbrott. DTE EnergysDTE
Vice vd för distributionsverksamhet berättade för lokalen ABC-affiliate att avbrottet kan ha orsakats av åldrande infrastruktur men att "visst kan de höga temperaturerna ha spelat en roll." På andra håll har invånare i New York City och centrala Kalifornien drabbats av avbrott orsakade av värmen.

De flesta strömavbrott är fortfarande resultatet av en lokal händelse, som en bil som kör in i en elstolpe, enligt professor Jay Apt, meddirektör för Carnegie Mellon Electricity Industry Center. "Väldigt få avbrott orsakas av otillräcklig kraftproduktion och överföringsledningar som misslyckas ... den största enskilda orsaken är stormar som kommer att blåsa ett träd i en elektrisk ledning," sade han.

"I allmänhet skulle jag säga att nätet har hållit sig bra, men det är väldigt tidigt på sommaren," North American ElectricAEP
Reliability Corporation (NERC) VD och president Jim Robb sa på Public Power Now-podden i juli. "Den verkliga spänningsperioden för nätet kommer att komma i augusti och början av september, särskilt i väster. Så jag skulle inte på något sätt säga att vi är ute i skogen, men hittills har nätoperatörerna kunnat ordna sina generationsflottor för att kunna möta efterfrågan som de har sett.”

An bedömning av NERC i maj fann att Electric Reliability Council of Texas, alla de 14 amerikanska staterna under Western Electricity Coordinating Council och de centrala amerikanska staterna under Southwest Power Pool hade en förhöjd säsongsrisk - vilket innebär att de stod inför "potentialen för otillräcklig drift reserver under förhållanden över normala [väder]." Midcontinent Independent System Operator – som hanterar generering och överföring av kraft i 15 stater inklusive Illinois och Michigan – löpte "hög risk" och kunde stå inför "potential för otillräckliga driftsreserver under normala toppförhållanden."

Robb sa till Forbes i ett uttalande att sommarens bedömning "är bland de mest nyktra NERC har publicerat hittills."

"Sedan 2018 har vi sett ett ökande antal risker för bulkkraftsystems tillförlitlighet som sker i en accelererande takt," sa Robb. "När nätet genomgår grundläggande transformation, är hanteringen av förändringstakten den centrala utmaningen för att säkerställa tillförlitlighet och motståndskraft mot allt oftare och mer extrema händelser."

Förutspådda höga temperaturer och torka var en stor faktor i NERC:s dystra utsikter, där National Weather Service i maj sa att sannolikheten för att nästan hela USA skulle uppleva temperaturer över det normala i sommar var "lutande" eller "sannolikt" över det normala. NWS fann också att större delen av nordvästra, större delen av centrala USA och större delen av Texas stod inför "lutande under" och "sannolikt under" normala nivåer av nederbörd.

Väderprognoserna har visat sig sanna: större delen av västra och sydvästra delen av landet upplever torka och flera städer över hela landet har spelat in post temperaturer.

Den typen av väder "gör något på efterfrågesidan [och] det gör något på utbudssidan", enligt Apt. Ökad efterfrågan från en värmebölja är vanligtvis hanterbar under de första dagarna genom efterfrågesvarsprogram, som gör det möjligt för institutioner och företag att tjäna intäkter genom att minska sin energianvändning under högtrafik. Men effektiviteten av dessa program försvinner efter några dagar på grund av "trötthet på efterfrågesvar". Med andra ord, efter några dagar tröttnar företag på att kartlägga sin energiförbrukning i förväg.

Men den större implikationen på nätet från hög värme och låg nederbörd är inte den ökade efterfrågan, utan den minskade kapaciteten. Vattenkraften minskar när mindre vatten är tillgängligt och "när du har en extrem varm dag har du begränsningar för kolkraftverk och naturgasanläggningar", säger Apt. – Luften som tillför syre till förbränningen är mindre tät när det är 100 grader ute än när det är 20 grader ute. Och så naturgasanläggningarna ... måste minska sin produktion eftersom de inte får så många syreatomer som de är när det är kallare ute. Med en kolanläggning är kylvattnet som kyler den stora tekokaren, kolverket, inte så coolt som det var. Så de måste dra tillbaka sin produktion för att inte smälta sin utrustning." Detsamma gäller för många kärnkraftverk som inte är placerade nära havet.

Medan det värsta scenariot med rikstäckande strömavbrott och strömavbrott orsakade av värme inte har blivit verklighet, har lagstiftare och tjänstemän lyssnat på elbolagens allvarliga varningar och har drivit på för modernisering av nätet och ökad tillförlitlighet på ett antal sätt.

Rep Jerry McNerney (D-Calif.), en ledamot av House Committee on Energy and Commerce, sa att kraftkrisen i Texas i februari 2021 där minst 200 människor dog fick flera lagstiftare att inse att nättillförlitlighet är ett "initiativ vi alla behöver oroa sig för."

McNerney introducerade Grid Resilience Act i juli, vilket skulle kräva att den federala regeringen genomför en studie om behovet av och genomförbarheten av standarder som skulle säkerställa att termoelektriska kraftverk kan fungera under torka. Den antog kammaren som en del av Wildfire Response and Drought Resiliency Act den 29 juli med en röst på 218-199. Det lagförslaget inkluderar också andra lagstiftares lagstiftning för att investera i energilagring och mikronät samt tillåta regioner att dela på kraft i händelse av en energinödsituation.

McNerney sa att han stöder planerna på att hålla kärnkraftverket Diablo Canyon i södra Kalifornien öppet. Anläggningen står för 9 % av statens energiproduktion och hade planerats att stängas 2025, men guvernör Gavin Newsom (D) har drivit för att tidslinjen ska förlängas inför ökande energiefterfrågan.

"Med torkan står vi inte bara inför skogsbränder och hot mot vårt elnät, utan vi står inför mindre förmåga att producera vattenkraft," sa McNerney. "Vi har extrema händelser, vi kan inte kompensera för det ... Att hålla Diablo Canyon öppen är mycket vettigt vid det här laget, åtminstone under några år. Nu har vi frågor när det gäller kärnkraft som jag tycker måste åtgärdas. Men det är en energikälla med låga koldioxidutsläpp och den kan producera mycket kraft, så vi måste vara öppna för hur vi kan producera den kraften."

Medan Wildfire Response and Drought Resiliency Act fortfarande måste ta sig igenom senaten, är det inte den enda gången som kongressen nyligen har övervägt åtgärder för motståndskraft mot nät. Inflationsreduktionslagen, som antog senaten på söndagen i en partilinjeomröstning och förväntas slå igenom i det demokratkontrollerade huset på fredag, innehåller många klimatbestämmelser som skulle stödja nätets tillförlitlighet, såsom subventioner för solenergi och annan förnybar energi . Och det tvådelade infrastrukturavtalet, undertecknat i lag av president Joe Biden, innehöll många bestämmelser relaterade till att stärka elnätets infrastruktur och hantera belastningen.

Som en del av infrastrukturlagen tillkännagav energidepartementet i juli ett anslagsprogram på 2.3 miljarder dollar utformat för att stödja statens och stammars ansträngningar att modernisera nätet. Bidragsprogrammet kommer att ge 459 miljoner dollar årligen under en förväntad femårsperiod mellan stater och stammar för att stödja saker som att integrera mikronät, lägga till brandsäkra komponenter och underjordisk utrustning.

"Vi måste lägga så många av kraftledningarna under jord som möjligt, det kommer säkert att göra skillnad när det gäller tillförlitlighet i skogsbränder och andra viktiga relaterade frågor," sa McNerney. Extrema temperaturer äventyrar kraftledningarnas stabilitet och orsakar, bland andra strukturella problem, sjunkande, tillägger han.

Men McNerney, Apt och andra experter är överens om att 2.3 miljarder dollar inte är i närheten av det belopp som behövs för att göra en riktig uppgradering av infrastrukturen. "2 miljarder dollar, även om det är användbart, är en droppe i hinken", säger Apt. McNerney noterade på samma sätt att det beloppet skulle vara otillräckligt för att uppgradera nätet enbart i Kalifornien, men är hoppfullt att det kan "uppmuntra offentlig-privata partnerskap och [verktyg] att planera framåt och förstå vad som kommer att behövas innan det är för sent. ”

Paul Alvarez, VD för ett distributionsnätplanerings- och investeringskonsultföretag som heter Wired Group, säger att några av de påfrestningar som nätet utsätts för under högtrafik kan kompenseras med korrekt energianvändningshantering, till exempel genom smarta mätare. Han tror dock att vissa företag kan vara omotiverade att främja smarta mätare eftersom minskad elanvändning skulle leda till lägre vinster. "Istället för att bara alltid bygga systemet för att möta toppen, väl skjuta, tänk om vi kan hantera toppen för att möta systemet? Det är väldigt vettigt, det borde absolut kunna minska antalet samtal för de rullande strömavbrotten och strömavbrotten och det borde absolut förbättra vår förmåga att ta mer sol och vind på systemet. Men distributionsverktygen har verkligen inte motivationen att göra det, så vi är lite i en knipa här."

Med fortsatta investeringar i nätet kunde man förvänta sig att tillförlitligheten skulle förbättras - men Alvarez och Apt föreslog att mycket av problemen kring nätmodernisering kommer att kvarstå om inte marknadsincitamenten och övervakningen av energibolagens utgifter förbättras.

Även om Alvarez inte motsätter sig vissa investeringar, till exempel för att ta emot vind- och solenergi, varnar han för att företag är motiverade att fortsätta söka kapital, vilket kan leda till överinvesteringar. "Vi måste ha mer pushback, vi måste ha mer kvalificerad granskning av vad kraftbolagen säger till oss," sade han och noterade att det är särskilt utmanande med tanke på ofta bristande kunskap från lagstiftare och det lilla antalet kvalificerade experter som inte arbetar för en verktyg.

Apt ser bristen på marknadsincitament som en potentiell vägspärr för förbättrad tillförlitlighet, och noterar att företag inte var ekonomiskt motiverade att bygga naturgasanläggningar i övre mellanvästern efter flera planerade kolverkspensioneringar under de senaste åren.

"Nu i sommar har vi en situation där reservmarginalerna i övre mellanvästern är ganska skosh, de är ganska låga," sa han. "Tills vi får tillräckliga prissignaler för att locka andra människor till marknaden, är det en sårbarhet, precis som det faktum att marknaden inte skickade några signaler i Texas om att vinterisera sina anläggningar och faktiskt vinterisera naturgasinfrastrukturen. Det fanns ingen prisskäl att göra det så folk gjorde det inte."

Dels på grund av bristande marknadsincitament och dels på grund av klimatförändringar är samtalet om nättillförlitlighet långt ifrån nytt – men den här sommaren har väckt ännu mer uppmärksamhet till frågan. "Vi har utfärdat varningar om nätet i ett antal år," sa Mark Denzler, VD för Illinois Manufacturers' Association till Washington Post. "Men den snabbhet med vilken detta har hänt har överraskat människor. De trodde inte att vi skulle ha de här problemen på ett par år.”

Medan de oron som uttrycktes tidigare i år om modernisering av näten har avtagit något, eftersom USA tog sig igenom juli utan några större tillförlitlighetsproblem, har problemen som föranlett oron i första hand hängt kvar. Och förutsatt att nätet klarar sig genom sommaren intakt, är vintern precis runt hörnet.