keskellä maailmanlaajuista pandemiaa ja helteistä helleaaltoa Yhdysvaltojen länsiosissa, Kaliforniassa koettiin kahtena peräkkäisenä päivänä sähkökatkoja viime viikonloppuna.
nämä sähkökatkot ovat todella historiallisia, mutta eivät tavanomaisista syistä. Ne eivät ole historiallisia siksi, että ne koskivat suurta joukkoa ihmisiä, eivätkä siksi, että ne kestivät todella kauan. Päinvastoin, nämä katkokset olivat suhteellisen hyvin hallinnassa, ja ne koskivat vain satojatuhansia kalifornialaisia vain tunteja kerrallaan.
sen sijaan Kalifornian viimeaikaiset sähkökatkot ovat historiallisia niiden syyn vuoksi: sähköt katkesivat, koska sähköä ei yksinkertaisesti ollut tarpeeksi kiertämään. Tällaiset sähkönjakelupuutokset ovat äärimmäisen harvinaisia; viimeksi näin kävi Kaliforniassa lähes kaksi vuosikymmentä sitten. Lähes aina sähkökatkot johtuvat muista syistä.
Neljäntyyppisiä sähkökatkoja
sähkönjakelussa asiakkaille on monia vaiheita, ja sähkökatkos voi aiheutua missä tahansa vaiheessa matkan varrella. Ensinnäkin voimalaitokset tuottavat sähköä. Sitten korkeajännitteiset siirtojohdot siirtävät tuota sähköä pitkiäkin matkoja. Lopulta matkan viimeinen osuus tapahtuu jakeluverkossa, joka toimittaa sähköä asiakkaille.
sähkökatkoja voi tapahtua vikojen vuoksi missä tahansa prosessin vaiheessa: jakeluhäiriöt, siirtohäiriöt tai riittämätön sähköntuotanto voivat kaikki johtaa sähkökatkoksiin. Viime aikoina on ilmennyt uudentyyppinen sähkökatkos-jonka ovat aiheuttaneet voimayhtiöt, jotka ovat tarkoituksellisesti sulkeneet osia siirto-tai jakeluverkosta vähentääkseen vielä tuhoisampien seurausten laukaisemisen riskiä.
kaivetaan esiin.
sähkökatkos voi aiheutua viasta missä tahansa sähkönjakelun vaiheessa. Pula sukupolven (kuvassa vihreä ja punainen), vika siirtoverkon (kuvassa tummansininen), tai vika jakelujärjestelmän (kuvassa musta) voi kaikki johtaa sähkökatkoksia.
Huomautus: Mikrogridit (kuvassa oranssilla) voivat auttaa suojautumaan sähkökatkoksilta erityisesti silloin, kun siirto-tai jakeluverkko pettää tai on tahallaan sammutettu.
1. Jakeluhäiriöt
jakeluhäiriöt ovat yleisin sähkökatkotyyppi, mutta ne koskevat yleensä suhteellisen pientä aluetta. Tällainen vika voi johtua monista syistä-myrskyisä sää, joka puhaltaa puunoksan voimajohdolle, seikkailunhaluinen orava, joka menee sähköaseman osiin, joissa yksikään orava ei ole ennen käynyt (ja elänyt kertoakseen tarinaa), auto, joka törmää sähköpylvääseen, metallinen ilmapallo, joka on karannut omistajansa käsistä ja koskenut voimajohtoon, lista jatkuu.
Sähkölaitoksen työntekijät korjaavat sähköverkon katkennutta sähkölinjaa kotini ulkopuolella.
jakelujärjestelmän katkosten vaikutus on yleensä vähäinen, ja ne koskevat vain muutamaa korttelia tai naapurustoa. Mutta joskus nämä katkokset vaikuttavat kokonaisiin kaupunkeihin ja joskus pitkiäkin aikoja. Vaikka keskimääräinen yhdysvaltalainen sähköasiakas kokee vuosittain noin 1,3 katkoksia ja neljä tuntia ilman sähköä, Ankaran sään aiheuttamat katkokset voivat kestää paljon kauemmin. Esimerkiksi noin 100 000 Florida electricityn asiakasta oli ilman sähköä yli viikon, kun hurrikaani Irma iski osavaltioon syyskuussa 2017.
muihin sähkökatkotyyppeihin verrattuna jakeluhäiriöt ovat yleisimpiä-suurin osa keskivertoihmisen kokemista katkoista johtuu jakeluverkon ongelmista.
2. Siirtohäiriöt
Siirtohäiriöt ovat paljon harvinaisempia kuin jakeluhäiriöt, mutta sattuessaan niillä voi olla valtavia seurauksia. Monet siirtoverkon toimintahäiriöt johtuvat säästä, mutta tämäntyyppisiä katkoksia voi tapahtua myös laitevian, tietokoneongelmien ja inhimillisten virheiden vuoksi. Vuonna 2003 noin 50 miljoonaa ihmistä Yhdysvaltain koillisosissa jäi ilman sähköä, kun siirtolinja sai yhteyden puunoksaan. Häiriö riistäytyi hallinnasta valtavaksi sähkökatkokseksi, joka johtui suurelta osin viallisista tietokonejärjestelmistä. Tämä on kieltämättä äärimmäinen esimerkki, ja tätä tapausta seuranneet tutkimukset johtivat lopulta uusien luotettavuusstandardien luomiseen, joiden tarkoituksena oli estää vastaavien katkosten toistuminen.
jälleen lähetyshäiriöistä johtuvat katkokset ovat suhteellisen harvinaisia. Mutta koska siirtoverkot ovat yleensä yhteydessä moniin eri osavaltioihin ja jopa maihin, siirtoverkon toimintahäiriöt voivat aiheuttaa laajoja sähkökatkoja, jos niitä ei hoideta asianmukaisesti.
siirtoverkon toimintahäiriöitä sattuu harvoin, mutta silloin vaikutus voi olla hyvinkin suuri.
3. Tarjonnan puute
tarjonnan puute on ehkä kaikkein harvinaisin katkotyyppi. Katkoksia syntyy, kun sähköä ei yksinkertaisesti ole riittävästi kysynnän tyydyttämiseksi. Suurimmassa osassa maata tämäntyyppisiä katkoksia esiintyy todennäköisimmin kuumimpina kesäpäivinä, jolloin ihmiset räjäyttelevät ilmastointia ja sähköntarve on huipussaan. Juuri näin tapahtui Kaliforniassa viime päivinä: äärimmäinen helleaalto lisäsi sähköntarvetta, mikä johti toimitusvaikeuksiin ja jatkuviin sähkökatkoihin. Ennen kuluneen viikonlopun sähkökatkoja edellisen kerran vastaavanlaisia sähkökatkoja tapahtui Kaliforniassa 2000-luvun alussa. Tämä sarja katkoksia 2000-luvulla, kollektiivisesti tunnettu Kalifornian Sähkökriisi, oli useita syitä (mukaan lukien markkinoiden manipulointi!), mutta tärkeintä on, että sähköä ei ollut tarpeeksi pitämään kaikkien valoja päällä.
tarjontapulaa syntyy, kun sähköntuotanto ei riitä vastaamaan kysyntään. Tällainen sähkökatkos on niistä kaikista harvinaisin.
verkko-operaattorit ryhtyvät moniin eri toimiin estääkseen katkoksia, kun tarjonta on vähissä, mutta pahimmassa tapauksessa sähkökatkot ovat viimeinen keino. Sähkökatkot eivät koske kaikkia – Verkko-operaattori päättää katkaista sähköt vain rajalliselta asiakasmäärältä, mikä vähentää sähköntarvetta takaisin hallittavalle tasolle. Vaikka tarjontapulaa esiintyy kokonaisissa kaupungeissa ja osavaltioissa, katkoksista kärsivien ihmisten määrä voi vaihdella suuresti. Esimerkiksi yksi Kalifornian Sähkökriisin aikaisista katkoksista koski kymmeniätuhansia ihmisiä, kun taas toinen katkos koski miljoonia ihmisiä.
tämän tyyppinen sähkökatko on harvinainen, koska käytämme paljon aikaa ja vaivaa (ja rahaa!) yrittää estää niitä. Itse asiassa kansalliset sähköverkon luotettavuusstandardit määräävät, että tällaisia katkoksia saisi esiintyä vain kerran kymmenessä vuodessa.
monissa osissa maata pyritään täyttämään tämä” kerran kymmenessä vuodessa ” standardi resurssien riittävyysohjelmien avulla. Näillä ohjelmilla pyritään ehkäisemään toimituspuutteesta johtuvia sähkökatkoksia suunnittelemalla tulevaisuuteen, jotta varmistamme, että sähköverkossa on riittävästi voimaloita. Käytännössä päädymme usein ylittämään tämän tavoitteen (eli rakennamme enemmän voimaloita kuin on tarpeen), mikä tekee tämäntyyppisistä katkoksista erittäin harvinaisia.
4. Julkisen turvallisuuden sähkökatkot ja suunnitellut katkokset
julkisen turvallisuuden sähkökatkot (PSPS) ja suunnitellut katkokset ovat joko siirto-tai jakelukatkoksia, mutta erona on, että nämä katkokset ovat tarkoituksellisia.
suunnitelluissa katkoksissa sähkölaitos saattaa sulkea tietyt verkon osat rutiinihuoltoa varten, mutta sähköverkkoon on yleensä rakennettu redundanssi, jonka avulla sähkölaitokset voivat suorittaa kunnossapitoa katkaisematta virtaa.
sen sijaan julkiset sähkökatkot ovat olleet kasvussa Kaliforniassa, jossa ne ovat nyt sähkölaitosten viimeinen keino ehkäistä siirto-ja jakelulinjojen sytyttämiä maastopaloja. Lyhyesti sanottuna tietyt sääolosuhteet (esim.kova tuuli ja alhainen kosteus) voivat lisätä riskiä siitä, että siirto-ja jakelujohdot sytyttävät tulipalon. Sen sijaan, että sähkölaitokset ottaisivat riskin tulipalon syttymisestä ja joutuisivat vastuuseen siitä mahdollisesti aiheutuvasta katastrofista, ne päättävät toisinaan sammuttaa virran kokonaan varmistaakseen, etteivät niiden laitteet sytytä tulipaloa. Ilmastonmuutos lisää metsäpalojen riskejä Länsi-Yhdysvalloissa, Kalifornian sähkölaitokset eivät ole ainoita, jotka toteuttavat ennalta ehkäiseviä sähkökatkoja; esimerkiksi Nevada utility NV Energy on myös kehittänyt ohjelman, jolla lievennetään metsäpalojen riskejä tarkoituksellisilla sähkökatkoksilla.
on sanomattakin selvää, että sähköjen tarkoituksellista katkaisemista pitkäksi ajaksi – erityisesti miljoonilta ihmisiltä useiden päivien ajaksi – ei yksinkertaisesti voida hyväksyä. Apuohjelmat voi (must!) tee paremmin.
aina ei ole niin yksinkertaista
todellisuudessa sähkökatkot eivät aina ole niin yksinkertaisia – niihin on usein useita syitä, eivätkä ne aina mahdu siististi yhteen neljästä yllä olevasta ämpäristä. Esimerkiksi osa maailman suurimmista katkoksista on aiheutunut siitä, että generaattorit ovat poissa käytöstä ja siirtojohdot pettävät.
sähkökatkon tarkasta tyypistä riippumatta elämme maailmassa, jossa sähköstä on tullut arkipäivän oleellinen osa, ja katkokset ovat lähes aina massiivisia häiriöitä. Tilannetta pahentaa se, että horjuva sähköverkkomme kamppailee pysyäkseen perässä, sillä verkkohäiriöt ovat lisääntyneet viime vuosikymmeninä. Ja kun ilmastonmuutoksen tuhoisammat vaikutukset (mukaan lukien tappajahelteet) ovat näköpiirissä, tämä ongelma vain pahenee, jos emme toimi nyt.
mitä voimme tehdä sähkökatkojen estämiseksi?
alkajaisiksi meidän pitäisi tehdä investointeja sähköverkon sietokyvyn lisäämiseksi, jotta sähkökatkoja ei alkuunkaan tapahtuisi. Koska sähkönsiirto-ja jakeluhäiriöt ovat yleisimpiä sähkökatkosten aiheuttajia, meidän olisi ryhdyttävä voimansiirto-ja jakeluinfrastruktuurin koventamistoimiin näiden vikojen riskin vähentämiseksi. Lisäksi meidän olisi otettava käyttöön hajautettuja energiavaroja ja mikrogrammoja, joilla voidaan vähentää riippuvuutta siirto-ja jakelujärjestelmistä.
hajautetut energiavarat, kuten asuinalueiden aurinkoenergia, voivat vähentää riippuvuutta siirto-ja jakelujärjestelmästä.
kuitenkin, vaikka kaikki nämä verkon häiriönsietokykyä mittaavat toimenpiteet, sähköt menevät silti väistämättä välillä poikki. Ja niille, jotka eivät voi olla ilman sähköä (esim.kriittiset tilat ja asiakkaat, jotka käyttävät elämää ylläpitäviä lääkinnällisiä laitteita), on oltava varasuunnitelma. Tässä kriittisten laitosten ja asuinrakennusten aurinkoenergian ja aurinkoenergian varastointijärjestelmien mikrogrammat voivat olla keskeisessä asemassa joustavan ja tasapuolisen sähköverkon rakentamisessa tulevaisuutta varten.
lyhyesti sanottuna meidän pitäisi päivittää ruutua.