Nel bel mezzo di una pandemia globale e di un’ondata di caldo soffocante attraverso gli Stati Uniti occidentali, la California ha vissuto due giorni consecutivi di blackout lo scorso fine settimana.
Queste interruzioni di corrente sono veramente storiche, ma non per i soliti motivi. Non sono storici perché hanno colpito un gran numero di persone, né perché sono durati molto tempo. Al contrario, queste interruzioni erano relativamente ben contenute, interessando solo centinaia di migliaia di californiani per sole ore alla volta.
Invece, i recenti blackout della California sono storici a causa della loro causa: il potere è andato fuori perché semplicemente non c’era abbastanza elettricità per andare in giro. Carenze di fornitura di energia elettrica come questo sono estremamente rari; l’ultima volta che questo è accaduto in California è stato quasi due decenni fa. Quasi sempre, le interruzioni di corrente sono dovute ad altre cause.
Quattro tipi di interruzioni di corrente
Ci sono molti passaggi coinvolti nella fornitura di energia elettrica ai clienti, e un’interruzione di corrente può essere causata in qualsiasi passo lungo la strada. Innanzitutto, le centrali elettriche generano elettricità. Quindi le linee di trasmissione ad alta tensione spostano l’elettricità su lunghe distanze. Infine, l’ultima tappa del viaggio avviene sulla rete di distribuzione, che fornisce energia elettrica ai clienti.
Le interruzioni di corrente possono verificarsi a causa di guasti in qualsiasi punto di quel processo: guasti di distribuzione, guasti di trasmissione o insufficiente produzione di elettricità possono portare a interruzioni di corrente. Più recentemente, è emerso un nuovo tipo di interruzione di corrente, causata da società elettriche che interrompono intenzionalmente porzioni della rete di trasmissione o distribuzione per ridurre il rischio di innescare risultati ancora più catastrofici.
Andiamo a scavare.
Un’interruzione di corrente può essere causata da un guasto in qualsiasi fase del processo di fornitura di energia elettrica. Una mancanza di generazione (nella foto in verde e rosso), un guasto nel sistema di trasmissione (nella foto in blu scuro), o un guasto nel sistema di distribuzione (nella foto in nero) possono causare interruzioni di corrente.
Nota: Microgrids (nella foto in arancione) può aiutare a proteggere contro interruzioni di corrente, soprattutto quando il sistema di trasmissione o di distribuzione non riesce o è spento intenzionalmente.
1. Gli errori di distribuzione
Gli errori di distribuzione sono il tipo più comune di interruzione di corrente, ma di solito interessano un’area relativamente piccola. Questo tipo di errore può verificarsi a causa di molte cause – la tempesta che soffia un ramo di un albero su una linea di alimentazione, un avventuroso scoiattolo andando in parti di una sottostazione dove non scoiattolo ha preceduto (e vissuto per raccontare la storia), un’auto si schianta contro un palo della luce, un metallizzato pallone che è sfuggito alla presa del suo proprietario mani e toccato una linea di alimentazione, e la lista continua.
Gli operai riparano una linea elettrica abbattuta sul sistema di distribuzione proprio fuori casa mia.
Le interruzioni del sistema di distribuzione di solito hanno un impatto limitato, interessando solo pochi isolati o un quartiere. Ma a volte queste interruzioni colpiscono intere città, e talvolta per lunghi periodi di tempo. Mentre il cliente medio di elettricità negli Stati Uniti subisce circa 1,3 interruzioni e quattro ore senza corrente ogni anno, le interruzioni causate dal maltempo possono durare molto più a lungo. Ad esempio, circa 100.000 clienti di elettricità della Florida erano senza corrente per oltre una settimana quando l’uragano Irma ha colpito lo stato a settembre 2017.
Rispetto agli altri tipi di interruzioni di corrente, i guasti di distribuzione sono i più comuni – la maggior parte delle interruzioni che la persona media sperimenta sono dovute a problemi con il sistema di distribuzione.
2. Gli errori di trasmissione
Gli errori di trasmissione sono molto più rari degli errori di distribuzione, ma quando si verificano possono avere conseguenze enormi. Molti guasti del sistema di trasmissione sono causati dal tempo, ma questo tipo di interruzione può verificarsi anche a causa di guasti alle apparecchiature, problemi con il computer e errori umani. Nel 2003, circa 50 milioni di persone nel nord-est degli Stati Uniti sono rimasti senza corrente quando una linea di trasmissione ha preso contatto con un ramo di un albero. Quel disturbo è andato fuori controllo in un enorme blackout dovuto in gran parte a sistemi informatici difettosi. Questo è certamente un esempio estremo, e le indagini che seguirono quell’incidente alla fine portarono alla creazione di nuovi standard di affidabilità progettati per evitare che interruzioni simili si ripetessero.
Ancora una volta, le interruzioni dovute a guasti alla trasmissione sono relativamente rare. Ma poiché i sistemi di trasmissione sono solitamente collegati in molti stati diversi e persino in paesi, i guasti del sistema di trasmissione possono causare interruzioni di corrente diffuse se non gestiti correttamente.
I guasti del sistema di trasmissione si verificano raramente, ma quando lo fanno, l’impatto può essere molto grande.
3. Carenze di approvvigionamento
Le carenze di approvvigionamento sono forse il tipo di interruzione più raro di tutti. Queste interruzioni si verificano quando semplicemente non c’è abbastanza elettricità per soddisfare la domanda. Nella maggior parte del paese, questo tipo di interruzione è più probabile che si verifichi nelle giornate estive più calde quando le persone stanno facendo saltare l’aria condizionata e la domanda di elettricità è al suo apice. Questo è esattamente quello che è successo in California negli ultimi giorni: un’ondata di caldo estremo ha aumentato la domanda di elettricità, con conseguenti carenze di approvvigionamento e blackout. Prima dei blackout di rotolamento lo scorso fine settimana, l’ultima volta che questo tipo di interruzione è accaduto in California era nei primi anni 2000. Quella serie di interruzioni negli anni 2000, collettivamente nota come crisi elettrica della California, ha avuto molteplici cause (inclusa la manipolazione del mercato!), ma la linea di fondo è che non c’era abbastanza elettricità per tenere accese le luci di tutti.
Le carenze di approvvigionamento si verificano quando non c’è abbastanza produzione di elettricità per soddisfare la domanda. Questo tipo di interruzione di corrente è il più raro di tutti.
Gli operatori di rete prendono molte azioni diverse per prevenire le interruzioni quando l’offerta è breve, ma quando il peggio arriva al peggio, i blackout rotolanti sono l’ultima risorsa. I blackout di laminazione non riguardano tutti – l’operatore di rete sceglie di spegnere l’alimentazione solo a un numero limitato di clienti, il che riduce la domanda di elettricità a livelli gestibili. Mentre le carenze di approvvigionamento si verificano in intere città e stati, il numero di persone colpite da interruzioni risultanti può variare ampiamente. Ad esempio, una delle interruzioni durante la crisi elettrica della California ha colpito decine di migliaia di persone, mentre un’altra interruzione ha colpito milioni di persone.
Questo tipo di interruzione di corrente è raro perché spendiamo un sacco di tempo e fatica (e denaro!) cercando di prevenirli. In effetti, gli standard nazionali di affidabilità della rete impongono che questo tipo di interruzione avvenga solo una volta ogni dieci anni.
Molte parti del paese si sforzano di soddisfare questo standard “una volta ogni dieci anni” attraverso programmi di adeguatezza delle risorse. Questi programmi sono progettati per prevenire interruzioni di corrente a causa di carenze di approvvigionamento pianificando in futuro per garantire che abbiamo abbastanza centrali elettriche sulla rete. In pratica, spesso finiamo per andare oltre questo obiettivo (cioè costruiamo più centrali elettriche del necessario), il che rende questo tipo di interruzione estremamente rara.
4. Interruzioni di corrente di pubblica sicurezza e interruzioni pianificate
Interruzioni di corrente di pubblica sicurezza (PSP) e interruzioni pianificate sono interruzioni di trasmissione o distribuzione, ma la differenza è che queste interruzioni sono intenzionali.
In caso di interruzioni pianificate, un’utilità potrebbe arrestare alcune porzioni della rete per eseguire la manutenzione ordinaria, ma di solito c’è una ridondanza incorporata nella rete elettrica che consente alle utility di eseguire la manutenzione senza spegnere l’alimentazione.
D’altra parte, gli eventi di spegnimento dell’energia pubblica sono in aumento in California, dove ora sono l’ultima risorsa delle utility per prevenire gli incendi provocati dalle linee di trasmissione e distribuzione. In breve, alcune condizioni meteorologiche (ad esempio vento forte e bassa umidità) possono aumentare il rischio che le linee di trasmissione e distribuzione inizino un incendio. Piuttosto che correre il rischio di iniziare un incendio e di essere ritenuti responsabili per la potenziale catastrofe che potrebbe derivarne, utilità di tanto in tanto decidono di spegnere il potere del tutto per garantire la loro attrezzatura non si accende un incendio. Con i cambiamenti climatici che aumentano i rischi di incendi negli Stati Uniti occidentali, le utility della California non sono le uniche che implementano arresti di potenza preventivi; ad esempio, l’utility Nevada NV Energy ha anche sviluppato un programma per mitigare i rischi di incendi con arresti di potenza intenzionali.
Inutile dire che spegnere intenzionalmente l’alimentazione per periodi prolungati, in particolare per milioni di persone in più giorni, è semplicemente inaccettabile. Utilità può (deve!) fare meglio.
Non è sempre così semplice
In realtà, le interruzioni di corrente non sono sempre così semplici: spesso hanno cause multiple e non sempre si adattano perfettamente a uno dei quattro bucket sopra. Ad esempio, alcune delle più grandi interruzioni del mondo sono state causate da una combinazione di generatori offline e linee di trasmissione in avaria.
Indipendentemente dal tipo esatto di interruzione di corrente, viviamo in un mondo in cui l’elettricità è diventata essenziale per la vita di tutti i giorni e le interruzioni sono quasi sempre un’interruzione massiccia. A peggiorare le cose, la nostra rete vacillante sta lottando per tenere il passo, con interruzioni della rete in aumento negli ultimi decenni. E con impatti ancora più devastanti del cambiamento climatico (incluso il calore killer) all’orizzonte, questo problema peggiorerà solo se non agiremo ora.
Cosa possiamo fare per evitare interruzioni di corrente?
Per cominciare, dovremmo fare investimenti per aumentare la resilienza della rete per evitare che si verifichino interruzioni di corrente in primo luogo. Poiché i guasti di trasmissione e distribuzione sono le cause più comuni di interruzioni di corrente, dovremmo adottare misure per indurire le infrastrutture di trasmissione e distribuzione per ridurre il rischio di questi guasti. Inoltre, dovremmo anche distribuire risorse energetiche distribuite e microgrid in grado di ridurre la dipendenza dai sistemi di trasmissione e distribuzione.
Le risorse energetiche distribuite, come il solare residenziale, possono ridurre la dipendenza dal sistema di trasmissione e distribuzione.
Tuttavia, anche con tutte queste misure di resilienza della rete, la potenza si spegnerà inevitabilmente occasionalmente. E per coloro che non possono andare senza elettricità (ad esempio strutture critiche e clienti che utilizzano dispositivi medici che sostengono la vita), ci deve essere un piano di backup. È qui che le microgriglie per strutture critiche e sistemi di accumulo residenziali solar plus possono svolgere un ruolo essenziale nella costruzione di una rete resiliente ed equa per il futuro.
In breve, dovremmo aggiornare la griglia.