midt i en global pandemi og en svirrende hedebølge over det vestlige USA oplevede Californien to på hinanden følgende dage med rullende blackouts i sidste uge.
disse strømafbrydelser er virkelig Historiske, men ikke af de sædvanlige grunde. De er ikke Historiske, fordi de ramte et stort antal mennesker, heller ikke fordi de varede rigtig lang tid. Tværtimod, disse udfald var relativt godt indeholdt, påvirker kun hundreder af tusinder af californiere i kun timer ad gangen.
i stedet er Californiens seneste rullende blackouts Historiske på grund af deres årsag: strømmen gik ud, fordi der simpelthen ikke var nok elektricitet til at gå rundt. Elektricitetsforsyningsmangel som denne er ekstremt sjælden; sidste gang dette skete i Californien var næsten to årtier siden. Næsten altid skyldes strømafbrydelser andre årsager.
fire typer strømafbrydelser
der er mange trin involveret i levering af elektricitet til kunder, og et strømafbrydelse kan forårsages på ethvert trin undervejs. For det første producerer kraftværker elektricitet. Derefter flytter højspændingstransmissionslinjer den elektricitet over lange afstande. Endelig sker den sidste del af rejsen på distributionsnetværket, der leverer elektricitet til kunderne.
strømafbrydelser kan ske på grund af fejl på ethvert tidspunkt i denne proces: distributionsfejl, transmissionsfejl eller utilstrækkelig elproduktion kan alle føre til strømafbrydelser. For nylig er der opstået en ny type strømafbrydelse – forårsaget af elselskaber, der forsætligt lukker dele af transmissions-eller distributionsnetværket for at reducere risikoen for at udløse endnu mere katastrofale resultater.
lad os grave ind.
en strømafbrydelse kan skyldes en fejl på ethvert trin i processen med at levere elektricitet. En mangel på produktion (afbildet i grønt og rødt), en fejl i transmissionssystemet (afbildet i mørkeblå) eller en fejl i distributionssystemet (afbildet i sort) kan alle resultere i strømafbrydelser.
Bemærk: Microgrids (billedet i orange) kan hjælpe med at beskytte mod strømafbrydelser, især når transmissions-eller distributionssystemet svigter eller slukkes med vilje.
1. Distributionsfejl
Distributionsfejl er den mest almindelige type strømafbrydelse, men de påvirker normalt et relativt lille område. Denne type fiasko kan ske på grund af mange årsager – stormvejr, der blæser en trægren på en kraftledning, et eventyrligt egern, der går ind i dele af en understation, hvor intet egern er gået før (og levet for at fortælle historien), en bil, der styrter ned i en kraftstang, en metallisk ballon, der er undsluppet grebet af ejerens hænder og rørt ved en kraftledning, fortsætter listen.
hjælpearbejdere reparerer en nedbrudt kraftledning på distributionssystemet lige uden for mit hjem.
udfald på distributionssystemet har normalt en begrænset indvirkning, der kun påvirker et par blokke eller et kvarter. Men nogle gange påvirker disse udfald hele byer, og nogle gange i lange perioder. Mens den gennemsnitlige amerikanske el-kunde oplever omkring 1.3 udfald og fire timer uden strøm hvert år, kan udfald forårsaget af hårdt vejr vare meget længere. For eksempel var omkring 100.000 Florida-elkunder uden strøm i over en uge, da orkanen Irma ramte staten i September 2017.
sammenlignet med de andre typer strømafbrydelser er distributionsfejl de mest almindelige – de fleste af de afbrydelser, som den gennemsnitlige person oplever, skyldes problemer med distributionssystemet.
2. Transmissionsfejl
transmissionsfejl er meget sjældnere end distributionsfejl, men når de sker, kan de have enorme konsekvenser. Mange transmissionssystemfejl er forårsaget af vejr, men denne type afbrydelse kan også ske på grund af udstyrsfejl, computerproblemer og menneskelige fejl. I 2003 blev omkring 50 millioner mennesker i det nordøstlige USA efterladt uden strøm, da en transmissionslinje kom i kontakt med en trægren. Denne forstyrrelse spirede ud af kontrol til en massiv blackout på grund af defekte computersystemer. Dette er ganske vist et ekstremt eksempel, og de undersøgelser, der fulgte efter denne hændelse, førte i sidste ende til oprettelsen af nye pålidelighedsstandarder designet til at forhindre, at lignende udfald gentager sig.
igen er afbrydelser på grund af transmissionsfejl relativt sjældne. Men fordi transmissionssystemer normalt er forbundet på tværs af mange forskellige stater og endda lande, kan transmissionssystemfejl resultere i udbredte strømafbrydelser, hvis de ikke styres korrekt.
Transmissionssystemfejl sker sjældent, men når de gør det, kan virkningen være meget stor.
3. Forsyningsmangel
forsyningsmangel er måske den sjældneste type afbrydelse af alle. Disse afbrydelser sker, når der simpelthen ikke er nok elektricitet til at imødekomme efterspørgslen. I de fleste dele af landet, denne type udfald er mest sandsynligt at forekomme på de varmeste sommerdage, når folk sprængning aircondition og El efterspørgslen er på sit højeste. Dette er præcis, hvad der skete i Californien i løbet af de sidste par dage: en ekstrem varmebølge øgede efterspørgslen efter elektricitet, hvilket resulterede i forsyningsmangel og rullende blackouts. Før de rullende blackouts i sidste uge var sidste gang denne type udfald skete i Californien i begyndelsen af 2000 ‘ erne. Denne række udfald i 2000 ‘ erne, kollektivt kendt som California Electricity Crisis, havde flere årsager (herunder markedsmanipulation!), men bundlinjen er, at der ikke var nok elektricitet til at holde alles lys tændt.
forsyningsmangel opstår, når der ikke er nok elproduktion til at imødekomme efterspørgslen. Denne type strømafbrydelse er den sjældneste af dem alle.
netoperatører tager mange forskellige handlinger for at forhindre strømafbrydelser, når udbuddet er kort, men når værst kommer til værst, er rullende strømafbrydelser den sidste udvej. Rullende strømafbrydelser påvirker ikke alle – netoperatøren vælger kun at slukke for strømmen til et begrænset antal kunder, hvilket reducerer elbehovet tilbage til håndterbare niveauer. Mens forsyningsmangel forekommer i hele byer og stater, antallet af mennesker, der er berørt af resulterende udfald, kan variere meget. For eksempel ramte en af afbrydelserne under Californiens Elektricitetskrise titusinder af mennesker, mens en anden afbrydelse ramte millioner af mennesker.
denne type strømafbrydelse er sjælden, fordi vi bruger en masse tid og kræfter (og penge!) forsøger at forhindre dem . Faktisk dikterer National grid reliability standards, at denne type udfald kun skal ske en gang hvert tiende år.
mange dele af landet stræber efter at opfylde denne “en gang hvert tiende år” – standard gennem ressourcetilstrækkelighedsprogrammer. Disse programmer er designet til at forhindre strømafbrydelser på grund af forsyningsmangel ved at planlægge fremtiden for at sikre, at vi har nok kraftværker på nettet. I praksis ender vi ofte med at gå ud over dette mål (dvs.vi bygger flere kraftværker end nødvendigt), hvilket gør denne type strømafbrydelse ekstremt sjælden.
4. Strømafbrydelser i offentlig sikkerhed og planlagte afbrydelser
strømafbrydelser i offentlig sikkerhed (PSP ‘ er) og planlagte afbrydelser er enten transmissions-eller distributionsafbrydelser, men forskellen er, at disse afbrydelser er forsætlige.
i tilfælde af planlagte udfald kan et værktøj lukke visse dele af nettet for at udføre rutinemæssig vedligeholdelse, men der er normalt redundans indbygget i elnettet, der gør det muligt for forsyningsselskaber at udføre vedligeholdelse uden at slukke for strømmen.
på den anden side har den offentlige sikkerhedsafbrydelsesbegivenheder været stigende i Californien, hvor de nu er forsyningsselskabers sidste udvej til at forhindre skovbrande udløst af transmissions-og distributionslinjer. Kort sagt kan visse vejrforhold (f.eks. kraftig vind og lav luftfugtighed) øge risikoen for, at transmissions-og distributionsledninger vil starte en brand. I stedet for at løbe risikoen for at starte en brand og blive holdt ansvarlig for den potentielle katastrofe, der kan opstå, beslutter forsyningsselskaber lejlighedsvis at slukke for strømmen helt for at sikre, at deres udstyr ikke starter en brand. Med klimaændringer stigende løbeild risici i det vestlige USA, Californien forsyningsselskaber er ikke de eneste, der implementerer forebyggende strømafbrydelser; for eksempel, Nevada utility NV Energy har også udviklet et program til at afbøde løbeild risici med forsætlige strømafbrydelser.
det er overflødigt at sige, at forsætligt at slukke for strømmen i hvad der kan forlænges perioder – især for millioner af mennesker over flere dage – er simpelthen uacceptabelt. Hjælpeprogrammer kan (skal!) gør det bedre .
det er ikke altid så simpelt
i virkeligheden er strømafbrydelser ikke altid så enkle – de har ofte flere årsager, og de passer ikke altid pænt ind i en af de fire spande ovenfor. For eksempel er nogle af verdens største afbrydelser forårsaget af en kombination af generatorer, der er offline, og transmissionslinjer fejler.
uanset den nøjagtige type strømafbrydelse lever vi i en verden, hvor elektricitet er blevet afgørende for hverdagen, og strømafbrydelser er næsten altid en massiv forstyrrelse. For at gøre tingene værre, vores vaklende gitter kæmper for at følge med, med netforstyrrelser stigende i løbet af de sidste par årtier. Og med endnu mere ødelæggende virkninger af klimaændringer (inklusive dræbervarme) i horisonten, vil dette problem kun blive værre, hvis vi ikke handler nu.
Hvad kan vi gøre for at forhindre strømafbrydelser?
til at begynde med bør vi foretage investeringer for at øge netets modstandsdygtighed for at forhindre strømafbrydelser i første omgang. Da transmissions-og distributionsfejl er de mest almindelige årsager til strømafbrydelser, bør vi træffe foranstaltninger til at hærde transmissions-og distributionsinfrastrukturen for at reducere risikoen for disse fejl. Desuden bør vi også anvende distribuerede energiressourcer og microgrids, der kan reducere afhængigheden af transmissions-og distributionssystemerne.
distribuerede energiressourcer, såsom solcelleanlæg, kan reducere afhængigheden af transmissions-og distributionssystemet.
men selv med alle disse grid resiliency foranstaltninger, vil strømmen stadig uundgåeligt gå ud på Lejlighed. Og for dem, der ikke kan gå uden elektricitet (f.eks. kritiske faciliteter og kunder, der bruger livsopretholdende medicinsk udstyr), skal der være en backup-plan. Det er her microgrids til kritiske faciliteter og solcelleanlæg til boliger kan spille en afgørende rolle i opbygningen af et elastisk og retfærdigt net for fremtiden.
kort sagt, vi bør opgradere nettet.