uprostřed globální pandemie a prudké vlny veder v západních Spojených státech zažila Kalifornie minulý víkend dva po sobě jdoucí dny výpadků proudu.
tyto výpadky proudu jsou skutečně historické, ale ne z obvyklých důvodů. Nejsou historické, protože postihly velké množství lidí, ani proto, že trvaly opravdu dlouho. Naopak, tyto výpadky byly relativně dobře potlačeny a postihly pouze stovky tisíc Kaliforňanů pouze hodiny najednou.
místo toho jsou nedávné výpadky proudu v Kalifornii historické kvůli jejich příčině: elektřina zhasla, protože prostě nebylo dost elektřiny, aby se dalo obejít. Nedostatek dodávek elektřiny, jako je tento, je extrémně vzácný; Naposledy se to stalo v Kalifornii před téměř dvěma desetiletími. Téměř vždy jsou výpadky proudu způsobeny jinými příčinami.
čtyři typy výpadků proudu
existuje mnoho kroků zapojených do dodávky elektřiny zákazníkům a výpadek napájení může být způsoben v každém kroku. Za prvé, elektrárny vyrábějí elektřinu. Pak vysokonapěťové přenosové vedení pohybují touto elektřinou na velké vzdálenosti. Konečně poslední etapa cesty se děje na distribuční síti, která dodává elektřinu zákazníkům.
k výpadkům napájení může dojít v důsledku selhání v kterémkoli bodě tohoto procesu: poruchy distribuce, poruchy přenosu nebo nedostatečná výroba elektřiny mohou vést k výpadkům proudu. V poslední době se objevil nový typ výpadku proudu-způsobený tím, že energetické společnosti úmyslně vypínají části přenosové nebo distribuční sítě, aby se snížilo riziko spuštění ještě katastrofičtějších výsledků.
pojďme kopat.
výpadek napájení může být způsoben selháním v jakémkoli kroku v procesu dodávky elektřiny. Nedostatek výroby (na obrázku zeleně a červeně), porucha v přenosové soustavě (na obrázku tmavě modře) nebo porucha v distribuční soustavě (na obrázku černě) mohou mít za následek výpadky proudu.
Poznámka: Mikrogridy (na obrázku oranžově)mohou pomoci chránit před výpadky proudu, zejména pokud dojde k selhání přenosového nebo distribučního systému nebo je úmyslně vypnut.
1. Poruchy distribuce
poruchy distribuce jsou nejčastějším typem výpadku napájení, ale obvykle postihují relativně malou oblast. K tomuto typu selhání může dojít z mnoha příčin-bouřlivé počasí, které fouká větev stromu na elektrické vedení – dobrodružná veverka, která jde do částí rozvodny, kde předtím žádná veverka nešla (a žila, aby vyprávěla příběh), auto narazilo do elektrického sloupu, kovový balón, který unikl sevření rukou svého majitele a dotkl se elektrického vedení, seznam pokračuje.
dělníci opravují zničené elektrické vedení v rozvodné soustavě přímo před mým domem.
výpadky v distribuční soustavě mají obvykle omezený dopad a postihují jen několik bloků nebo okolí. Někdy však tyto výpadky postihují celá města a někdy i dlouhé časové úseky. Zatímco průměrný odběratel elektřiny v USA zažije ročně zhruba 1,3 výpadku a čtyři hodiny bez proudu, výpadky způsobené nepříznivým počasím mohou trvat mnohem déle. Například asi 100 000 odběratelů elektřiny z Floridy bylo bez proudu více než týden, když hurikán Irma zasáhl stát v září 2017.
ve srovnání s jinými typy výpadků proudu jsou nejčastější poruchy distribuce-většina výpadků, které průměrný člověk zažívá, je způsobena problémy s distribučním systémem.
2. Poruchy přenosu
poruchy přenosu jsou mnohem vzácnější než poruchy distribuce, ale když k nim dojde, mohou mít obrovské důsledky. Mnoho poruch přenosové soustavy je způsobeno počasím, ale k tomuto typu výpadku může dojít také v důsledku selhání zařízení, problémů s počítačem a lidské chyby. V roce 2003 zůstalo zhruba 50 milionů lidí v severovýchodních Spojených státech bez proudu, když se přenosové vedení dostalo do kontaktu s větví stromu. Tato porucha se vymkla kontrole do masivního výpadku, který byl z velké části způsoben vadnými počítačovými systémy. To je sice extrémní příklad, a vyšetřování, která následovala po tomto incidentu, nakonec vedla k vytvoření nových standardů spolehlivosti, jejichž cílem je zabránit opakování podobných výpadků.
výpadky způsobené poruchami přenosu jsou opět relativně vzácné. Ale protože přenosové systémy jsou obvykle připojeny v mnoha různých státech a dokonce i zemích, selhání přenosové soustavy může mít za následek rozsáhlé výpadky proudu, pokud nebude řádně spravováno.
poruchy přenosové soustavy se vyskytují jen zřídka, ale pokud ano, dopad může být velmi velký.
3. Nedostatek dodávek
nedostatek dodávek je možná nejvzácnějším typem výpadku ze všech. K těmto výpadkům dochází, když prostě není dostatek elektřiny k uspokojení poptávky. Ve většině částí země, tento typ výpadku se s největší pravděpodobností vyskytne v nejteplejších letních dnech, kdy lidé trhají klimatizaci a poptávka po elektřině je na svém vrcholu. To je přesně to, co se stalo v Kalifornii v posledních několika dnech: extrémní vlna veder zvýšila poptávku po elektřině, což mělo za následek nedostatek dodávek a výpadky proudu. Před výpadky proudu minulý víkend se tento typ výpadku Naposledy stal v Kalifornii na počátku roku 2000. Tato série výpadků v roce 2000, souhrnně známá jako Kalifornská energetická krize, měla několik příčin (včetně manipulace s trhem!), ale pointa je, že nebylo dost elektřiny, aby se všem rozsvítila světla.
nedostatek dodávek nastává, když není dostatek výroby elektřiny k uspokojení poptávky. Tento typ výpadku napájení je nejvzácnější ze všech.
provozovatelé sítí podnikají mnoho různých opatření, aby zabránili výpadkům, když je nabídka krátká, ale když dojde k nejhoršímu, výpadky proudu jsou poslední možností. Výpadky proudu se nedotýkají každého-provozovatel sítě se rozhodne vypnout napájení pouze omezenému počtu zákazníků, což snižuje poptávku po elektřině zpět na zvládnutelnou úroveň. Zatímco nedostatek dodávek se vyskytuje v celých městech a státech, počet lidí postižených následnými výpadky se může značně lišit. Například jeden z výpadků během Kalifornské energetické krize postihl desítky tisíc lidí, zatímco další výpadek postihl miliony lidí.
tento typ výpadku proudu je vzácný, protože trávíme spoustu času a úsilí (a peněz!) snaží se jim zabránit. Ve skutečnosti národní standardy spolehlivosti sítě diktují, že k tomuto typu výpadku by mělo dojít pouze jednou za deset let.
mnoho částí země se snaží splnit tento standard „jednou za deset let“ prostřednictvím programů přiměřenosti zdrojů. Tyto programy jsou navrženy tak, aby zabránily výpadkům elektřiny v důsledku nedostatku dodávek plánováním do budoucna, abychom zajistili dostatek elektráren v síti. V praxi často končíme nad rámec tohoto cíle (tj. stavíme více elektráren, než je nutné), což činí tento typ výpadku extrémně vzácným.
4. Veřejné bezpečnostní vypínání a plánované výpadky
veřejné bezpečnostní vypínání (PSP) a plánované výpadky jsou buď výpadky přenosu nebo distribuce, ale rozdíl je v tom, že tyto výpadky jsou úmyslné.
v případě plánovaných výpadků může nástroj vypnout určité části sítě za účelem provádění běžné údržby, ale obvykle je do elektrické sítě zabudována redundance, která umožňuje inženýrským sítím provádět údržbu bez vypnutí napájení.
na druhé straně v Kalifornii, kde jsou nyní poslední možností inženýrských sítí v prevenci požárů vyvolaných přenosovými a distribučními vedeními, rostou události veřejné bezpečnosti. Stručně řečeno, určité povětrnostní podmínky (např. silný vítr a nízká vlhkost) mohou zvýšit riziko vzniku požáru přenosových a distribučních vedení. Spíše než riskovat založení požáru a být zodpovědný za potenciální katastrofu, která může nastat, nástroje se občas rozhodnou úplně vypnout napájení, aby zajistily, že jejich zařízení nezačne oheň. Vzhledem k tomu, že změna klimatu zvyšuje rizika požáru v západních Spojených státech, Kalifornské nástroje nejsou jediné, které provádějí preventivní vypnutí napájení; například, Nevada utility NV Energy také vyvinula program ke zmírnění rizik požáru úmyslným uzavřením napájení.
Netřeba dodávat, že úmyslné vypnutí napájení na to, co může být prodlouženo – zejména pro miliony lidí během několika dnů – je prostě nepřijatelné. Nástroje mohou (musí!) lepšit.
není to vždy tak jednoduché
ve skutečnosti výpadky napájení nejsou vždy tak jednoduché – často mají více příčin a ne vždy se hodí úhledně do jedné ze čtyř kbelíků výše. Například některé z největších výpadků na světě byly způsobeny kombinací výpadků generátorů a selhání přenosových vedení.
bez ohledu na přesný typ výpadku proudu žijeme ve světě, kde se elektřina stala nezbytnou pro každodenní život a výpadky jsou téměř vždy masivním narušením. Aby toho nebylo málo, naše ochabující síť se snaží držet krok, s narušením sítě v posledních několika desetiletích na vzestupu. A s ještě ničivějšími dopady změny klimatu (včetně zabijáckého tepla) na obzoru se tento problém zhorší, pouze pokud nebudeme jednat nyní.
co můžeme udělat, abychom zabránili výpadkům proudu?
pro začátek bychom měli investovat do zvýšení odolnosti sítě, abychom v první řadě zabránili výpadkům elektřiny. Protože poruchy přenosu a distribuce jsou nejčastějšími příčinami výpadků proudu, měli bychom přijmout opatření ke zpevnění přenosové a distribuční infrastruktury, abychom snížili riziko těchto poruch. Kromě toho bychom měli také nasadit distribuované energetické zdroje a mikrogridy, které mohou snížit závislost na přenosových a distribučních systémech.
distribuované zdroje energie, jako je obytná solární energie, mohou snížit závislost na přenosovém a distribučním systému.
i při všech těchto opatřeních odolnosti sítě však bude energie stále nevyhnutelně občas zhasnuta. Kritická zařízení a zákazníci, kteří používají zdravotnické prostředky podporující život), musí existovat záložní plán. To je místo, kde mikrogridy pro kritická zařízení a obytné skladovací systémy solar plus mohou hrát zásadní roli při budování odolné a spravedlivé sítě pro budoucnost.
Stručně řečeno, měli bychom aktualizovat mřížku.