kan veroorzaken te midden van een wereldwijde pandemie en een verzengende hittegolf in het westen van de Verenigde Staten, Californië ervaren twee opeenvolgende dagen van rollende black-outs het afgelopen weekend.
deze stroomuitval is werkelijk historisch, maar niet om de gebruikelijke redenen. Ze zijn niet historisch omdat ze een groot aantal mensen hebben getroffen, noch omdat ze echt lang hebben geduurd. Integendeel, deze uitval was relatief goed ingeperkt, waardoor slechts honderdduizenden Californiërs urenlang werden getroffen.
in plaats daarvan zijn de recente stroomuitval in Californië historisch vanwege hun oorzaak: de stroom viel uit omdat er gewoon niet genoeg elektriciteit was om rond te gaan. Dit soort tekorten aan elektriciteit zijn uiterst zeldzaam; de laatste keer dat dit gebeurde in Californië was bijna twee decennia geleden. Bijna altijd, stroomuitval zijn te wijten aan andere oorzaken.
vier soorten stroomuitval
bij de levering van elektriciteit aan afnemers zijn vele stappen nodig, en een stroomuitval kan bij elke stap langs de weg worden veroorzaakt. Ten eerste genereren energiecentrales elektriciteit. Dan verplaatsen hoogspanningslijnen die elektriciteit over lange afstanden. Tot slot, het laatste deel van de reis vindt plaats op het distributienet, dat elektriciteit levert aan klanten.
stroomuitval kan optreden als gevolg van storingen op elk moment in dat proces: distributiestoringen, transmissiestoringen of onvoldoende elektriciteitsopwekking kunnen allemaal leiden tot stroomstoringen. Meer recentelijk is er een nieuw type stroomstoring ontstaan-veroorzaakt door energiebedrijven die opzettelijk delen van het transmissie-of distributienetwerk afsluiten om het risico op nog meer catastrofale resultaten te verminderen.
laten we verder gaan.
een stroomstoring kan worden veroorzaakt door een storing bij elke stap in het proces van levering van elektriciteit. Een tekort aan opwekking( afgebeeld in groen en rood), een storing in het transmissiesysteem (afgebeeld in donkerblauw) of een storing in het distributiesysteem (afgebeeld in zwart) kunnen allemaal leiden tot stroomuitval.
opmerking: Microgrids (afgebeeld in Oranje) kunnen helpen beschermen tegen stroomuitval, vooral wanneer het transmissie-of distributiesysteem uitvalt of opzettelijk wordt uitgeschakeld.
1. Distributiefouten
Distributiefouten zijn het meest voorkomende type stroomuitval, maar hebben meestal een relatief klein gebied. Dit type storing kan gebeuren als gevolg van vele oorzaken – stormachtig weer dat een boomtak blaast op een elektriciteitslijn, een avontuurlijke eekhoorn gaan in delen van een onderstation waar geen eekhoorn is gegaan voor (en leefde om het verhaal te vertellen), een auto crashen in een machtspaal, een metalen ballon die is ontsnapt aan de greep van de handen van de eigenaar en raakte een elektriciteitslijn, de lijst gaat verder.
nutsbedrijven repareren een neergestorte stroomleiding op het distributiesysteem net buiten mijn huis.
storingen in het distributiesysteem hebben meestal een beperkte impact, die slechts een paar blokken of een buurt treft. Maar soms hebben deze uitval gevolgen voor hele steden, en soms voor lange perioden. Terwijl de gemiddelde Amerikaanse elektriciteit klant ervaart ongeveer 1,3 uitval en vier uur zonder stroom per jaar, uitval veroorzaakt door slecht weer kan veel langer duren. Bijvoorbeeld, ongeveer 100.000 Florida elektriciteit klanten waren zonder stroom voor meer dan een week toen orkaan Irma sloeg de staat in September 2017.
in vergelijking met de andere soorten stroomuitval komen distributiestoringen het meest voor – de meeste storingen die de gemiddelde persoon ervaart zijn het gevolg van problemen met het distributiesysteem.
2. Transmissiefouten
transmissiefouten zijn veel zeldzamer dan distributiefouten, maar wanneer ze zich voordoen, kunnen ze enorme gevolgen hebben. Veel storingen in het transmissiesysteem worden veroorzaakt door het weer, maar dit soort uitval kan ook optreden als gevolg van storingen in de apparatuur, computerproblemen en menselijke fouten. In 2003 waren ongeveer 50 miljoen mensen in het noordoosten van de Verenigde Staten zonder stroom toen een transmissielijn contact maakte met een boomtak. Die storing draaide uit de hand in een enorme blackout, voor een groot deel te wijten aan defecte computersystemen. Dit is weliswaar een extreem voorbeeld, en de onderzoeken die volgden op dat incident hebben uiteindelijk geleid tot de creatie van nieuwe betrouwbaarheids normen ontworpen om te voorkomen dat soortgelijke storingen zich opnieuw voordoen.
ook hier zijn storingen als gevolg van transmissiestoringen relatief zeldzaam. Maar omdat transmissiesystemen meestal in veel verschillende staten en zelfs landen met elkaar verbonden zijn, kunnen storingen in transmissiesystemen leiden tot wijdverbreide stroomuitval als ze niet goed worden beheerd.
Transmissiesysteemstoringen komen zelden voor, maar als ze dat doen, kan de impact zeer groot zijn.
3. Aanbodtekorten
Aanbodtekorten zijn misschien wel de zeldzaamste soort uitval van allemaal. Deze storingen gebeuren wanneer er simpelweg niet genoeg elektriciteit is om aan de vraag te voldoen. In de meeste delen van het land, dit soort uitval is het meest waarschijnlijk optreden op de heetste zomerdagen wanneer mensen stralen de airconditioning en de vraag naar elektriciteit is op zijn hoogtepunt. Dit is precies wat er de afgelopen dagen in Californië gebeurde: een extreme hittegolf verhoogde de vraag naar elektriciteit, resulterend in tekorten aan het aanbod en rollende black-outs. Voorafgaand aan de rollende black-outs dit afgelopen weekend, de laatste keer dat dit soort uitval gebeurde in Californië was in de vroege jaren 2000. Die reeks van uitval in de jaren 2000, collectief bekend als de Californische Elektriciteitscrisis, had meerdere oorzaken (waaronder marktmanipulatie!), maar de bottom line is dat er niet genoeg elektriciteit was om ieders lichten aan te houden.
er ontstaan tekorten aan de voorziening wanneer er onvoldoende elektriciteit wordt opgewekt om aan de vraag te voldoen. Dit soort stroomuitval is de zeldzaamste van allemaal.
netbeheerders nemen veel verschillende maatregelen om uitval te voorkomen bij een kort aanbod, maar in het ergste geval zijn rollende black-outs het laatste redmiddel. Rollende black-outs hebben geen invloed op iedereen-de netbeheerder kiest ervoor om de stroom uit te schakelen slechts aan een beperkt aantal klanten, waardoor de vraag naar elektriciteit terug naar een beheersbaar niveau. Hoewel er in hele steden en staten tekorten aan aanbod optreden, kan het aantal mensen dat wordt getroffen door de daaruit voortvloeiende uitval sterk variëren. Bijvoorbeeld, een van de uitval tijdens de Californische Elektriciteitscrisis getroffen tienduizenden mensen, terwijl een andere uitval getroffen miljoenen mensen.
dit type stroomuitval is zeldzaam omdat we veel tijd en moeite (en geld!) proberen ze te voorkomen. In feite, nationale grid betrouwbaarheid normen dicteren dat dit soort uitval slechts eens in de tien jaar moet gebeuren.
veel delen van het land streven ernaar om aan deze “eens in de tien jaar” – norm te voldoen door middel van programma ‘ s voor de toereikendheid van hulpbronnen. Deze programma ‘ s zijn ontworpen om stroomuitval als gevolg van tekorten te voorkomen door planning in de toekomst om ervoor te zorgen dat we genoeg energiecentrales op het net. In de praktijk gaan we vaak verder dan dit doel (dat wil zeggen dat we meer energiecentrales bouwen dan nodig is), wat dit soort uitval uiterst zeldzaam maakt.
4. Publieke veiligheid stroomonderbrekingen en geplande uitval
publieke veiligheid stroomonderbrekingen (PSP’ s) en geplande uitval zijn ofwel transmissie-of distributie-uitval, maar het verschil is dat deze uitval opzettelijk is.
in het geval van geplande uitval kan een nutsbedrijf bepaalde delen van het net afsluiten om routinematig onderhoud uit te voeren, maar er is meestal redundantie ingebouwd in het elektriciteitsnet waardoor nutsbedrijven onderhoud kunnen uitvoeren zonder de stroom uit te schakelen.Aan de andere kant zijn er in Californië steeds meer gevallen van stroomonderbreking voor de openbare veiligheid, waar ze nu het laatste redmiddel van nutsbedrijven zijn om bosbranden te voorkomen die door transmissie-en distributielijnen worden aangewakkerd. Kortom, bepaalde weersomstandigheden (b.v. harde wind en lage luchtvochtigheid) kunnen het risico verhogen dat transmissie-en distributielijnen brand veroorzaken. In plaats van het risico te lopen een brand te stichten en verantwoordelijk te worden gehouden voor de mogelijke catastrofe die kan ontstaan, besluiten nutsbedrijven af en toe de stroom volledig uit te schakelen om ervoor te zorgen dat hun apparatuur geen brand veroorzaakt. Met de klimaatverandering toenemende wildfire risico ’s in het westen van de Verenigde Staten, Californië nutsbedrijven zijn niet de enige die preventieve stroom shutoffs implementeren; bijvoorbeeld, de Nevada utility NV Energy heeft ook een programma ontwikkeld om wildfire risico’ s te beperken met opzettelijke stroom shutoffs.
onnodig te zeggen dat het opzettelijk uitschakelen van de stroom voor wat kan worden verlengd – met name voor miljoenen mensen over meerdere dagen – is gewoon onaanvaardbaar. Nutsbedrijven kunnen (moet! Doe het beter.
het is niet altijd zo eenvoudig
in werkelijkheid zijn stroomuitval niet altijd zo eenvoudig-ze hebben vaak meerdere oorzaken en passen niet altijd netjes in een van de vier bovenstaande emmers. Bijvoorbeeld, sommige van ‘ s werelds grootste uitval zijn veroorzaakt door een combinatie van generatoren offline en transmissielijnen falen.
ongeacht het exacte type stroomstoring, leven we in een wereld waar elektriciteit essentieel is geworden voor het dagelijks leven, en stroomstoringen zijn bijna altijd een enorme verstoring. Om de zaken nog erger te maken, ons haperende net worstelt om bij te blijven, met netverstoringen in de afgelopen decennia. En met nog meer verwoestende gevolgen van klimaatverandering (waaronder dodelijke hitte) aan de horizon, zal dit probleem alleen maar erger worden als we nu niet handelen.
wat kunnen we doen om stroomuitval te voorkomen?
om te beginnen moeten we investeren om de veerkracht van het net te vergroten om te voorkomen dat stroomuitval plaatsvindt. Aangezien storingen in transmissie en distributie de meest voorkomende oorzaken van stroomuitval zijn, moeten we maatregelen nemen om de transmissie-en distributie-infrastructuur te harden om het risico van deze storingen te verminderen. Bovendien moeten we ook gedistribueerde energiebronnen en microgrids inzetten die de afhankelijkheid van de transmissie-en distributiesystemen kunnen verminderen.
gedistribueerde energiebronnen, zoals residentiële zonne-energie, kunnen de afhankelijkheid van het transmissie-en distributiesysteem verminderen.
echter, zelfs met al deze netbestendigheidsmaatregelen zal het vermogen soms onvermijdelijk uitvallen. En voor degenen die niet zonder elektriciteit kunnen (bijvoorbeeld kritieke faciliteiten en klanten die levensreddende medische hulpmiddelen gebruiken), moet er een back-upplan zijn. Dit is waar microgrids voor kritieke faciliteiten en residentiële solar plus-opslagsystemen een essentiële rol kunnen spelen bij het bouwen van een veerkrachtig en billijk netwerk voor de toekomst.
kortom, we moeten het raster upgraden.