Vortici polari. uragani. Incendi boschivi.

Con il cambiamento climatico che rende gli eventi meteorologici estremi più frequenti e intensi, sta diventando sempre più difficile mantenere le luci accese e i sistemi HVAC in funzione.

Come ricercatore di sistemi di alimentazione, Credo che i servizi pubblici debbano migliorare nel resistere ai disastri e ai disagi che provocano. Investire più pesantemente è la chiave, soprattutto negli aggiornamenti delle infrastrutture, energie rinnovabili e microreti:fonti di energia piccole e autosufficienti che aiutano i consumatori a rimanere fuori dalla rete per scelta o semplicemente a rimanere connessi durante le interruzioni.

Molti tipi di danni

Diversi tipi di tempo possono ostacolare l'accesso all'elettricità.

In momenti di freddo estremo, come quello che ha congelato un'ampia fascia degli Stati Uniti all'inizio del 2019, apparecchiature cruciali come interruttori automatici, interruttori, i sensori di rete e altre apparecchiature di supporto elettromeccanico possono funzionare più lentamente o più velocemente del normale, a volte portando gli impianti a spegnersi, causando potenzialmente interruzioni di corrente.

Circa 300, 000 clienti hanno perso energia nel Michigan e nel New Jersey a causa delle tempeste invernali nel 2018.

Nel 2019, 1, 500 clienti hanno perso temporaneamente corrente a causa dell'interruzione delle linee elettriche nella contea di Kenosha, Wisconsin, e altre migliaia hanno dovuto rabbrividire nella notte più fredda degli ultimi decenni nella regione delle Twin Cities del Minnesota e in alcune parti dell'Illinois.

Durante gli uragani, i venti ad alta velocità possono abbattere le linee elettriche di trasmissione e distribuzione aerea, come è successo nel 2018 con l'uragano Michael in Florida e l'uragano Maria a Porto Rico nel 2017.

Sfortunatamente, non ci sono soluzioni facili.

Mentre l'interramento delle linee elettriche sottoterra le protegge dalle raffiche, li rende quindi vulnerabili alle inondazioni e ai terremoti. Nelle aree che sperimentano regolarmente temperature elevate, il consumo di elettricità può aumentare a causa della forte domanda di aria condizionata durante le ondate di calore. E quando la domanda supera l'offerta, può causare interruzioni.

Entro i primi nove mesi del 2018 11 eventi meteorologici disastrosi hanno colpito gli Stati Uniti causando danni per oltre 1 miliardo di dollari. Il costo complessivo di un totale di 238 disastri meteorologici e climatici negli Stati Uniti dal 1980 che hanno superato $ 1 miliardo di dollari al netto dell'inflazione ammonta a $ 1,5 trilioni.

Acquisire resilienza

Per le aziende elettriche, affidabilità significa mantenere le luci accese e fornire energia in modo coerente per supportare la vita quotidiana. aziende elettriche, le agenzie governative e i ricercatori devono anche sostenere la resilienza preparandosi per, assorbente, adattarsi e riprendersi rapidamente da condizioni meteorologiche estreme e altre emergenze.

A tal fine, il Dipartimento dell'Energia sta spendendo fino a 50 milioni di dollari in tre anni per supportare la modernizzazione e la resilienza della rete. Ciò include lo sviluppo e il miglioramento delle microreti con un'elevata penetrazione delle risorse energetiche pulite e distribuite e delle tecnologie di rete emergenti. Gli esempi includono contatori intelligenti in grado di trasmettere avvisi di interruzione in tempo reale e interruttori intelligenti, dispositivi in ​​grado di rilevare problemi nella rete e ripristinare automaticamente l'alimentazione.

Le utility ora possono prevedere le interruzioni e il loro impatto sulle reti elettriche prima ancora che colpisca una tempesta. Possono utilizzare tecnologie di intelligenza artificiale, previsioni meteorologiche e dati storici sui danni per stimare l'entità e la posizione di possibili interruzioni.

Questo aiuta le utility ad allocare squadre di riparazione e attrezzature durante le emergenze. Aiuta anche le utility a preposizionare i generatori dove è più probabile che siano necessari.

Rispondendo meglio

Dopo che gli uragani e altri attacchi meteorologici estremi sono finiti, gli equipaggi vengono inviati per riparare i danni e ripristinare l'energia il più velocemente possibile. La maggior parte delle utility fa ancora affidamento sull'esperienza degli operatori nella pianificazione dei lavori delle squadre. Ma alcuni ora utilizzano sistemi avanzati di gestione delle interruzioni per automatizzare e accelerare questo processo.

I servizi di pubblica utilità hanno storicamente fatto affidamento sui clienti che li contattavano per segnalare danni e interruzioni. Senza tecnologia moderna, ci possono essere ritardi prima che una compagnia elettrica scopra problemi che deve risolvere quando nessuno si lamenta, come è inevitabile durante le evacuazioni.

La proliferazione di contatori digitali intelligenti, dispositivi elettrici che registrano il consumo di energia elettrica e possono comunicare digitalmente con i fornitori di servizi, può aiutare le utility a identificare le interruzioni in tempo reale. A differenza dei contatori convenzionali che registrano solo il consumo energetico mensile, i contatori intelligenti segnalano il consumo energetico e la tensione ogni 15 minuti.

Per esempio, quando l'uragano Harvey ha inzuppato il Texas nel 2017, ci sono volute alcune settimane per ripristinare l'elettricità a tutti i clienti. Però, la Cooperativa Nueces Electric, un'azienda elettrica senza scopo di lucro di proprietà del cliente, è riuscita a ripristinare l'alimentazione per il 95% dei suoi clienti entro 24 ore, anche se quasi la metà di loro ha subito interruzioni.

La cooperativa è riuscita a rispondere rapidamente e bene perché aveva un piano di emergenza completo e aveva capito come mobilitare in modo efficiente le squadre. La piccola utility ha avuto accesso ai dati dei contatori intelligenti dei suoi clienti per stimare l'entità e l'ubicazione delle interruzioni. Individuandoli con precisione, gli operatori potrebbero inviare equipaggi in modo efficiente e ripristinare rapidamente il servizio.

L'intelligenza artificiale può anche aiutare scansionando i social media per identificare le interruzioni. E le utility utilizzano sempre più i droni per ispezionare la rete e identificare i danni che devono essere riparati dopo le tempeste.

Diventare solare

Un passo che chiunque fa per evitare di perdere energia dopo grandi tempeste è installare pannelli solari sui tetti e collegarli a grandi sistemi di accumulo di batterie. Questi sistemi di backup stanno guadagnando popolarità perché spesso funzionano meglio rispetto ai generatori diesel che sono più comunemente usati come sistemi di backup negli Stati Uniti.

Per esempio, all'indomani della super tempesta Sandy nel 2012, un'area degna di nota nella parte inferiore di Manhattan non si è oscurata:il campus della New York University. Quegli edifici funzionavano su una microrete alimentata da due turbine a gas e una turbina a vapore.

Allo stesso modo, le microgrid hanno contribuito a mantenere accese le luci nelle case e nelle aziende di Houston, i congelatori freddi nei supermercati e il ronzio elettrico al Texas Medical Center dopo l'uragano Harvey, mentre la maggior parte delle aree vicine non aveva elettricità.

La maggior parte delle microreti funziona con energia solare o gas naturale, sostenuto da batterie. Oltre a produrre energia in loco, sono pratici perché possono essere disconnessi dalla rete principale durante le interruzioni, attraverso ciò che l'industria energetica ei ricercatori chiamano "isola".

Cosa c'è di più, queste risorse di generazione possono essere messe in rete in modo da poter scambiare energia per soddisfare le richieste complessive di elettricità. Ciò significa che la potenza in eccesso in una microgrid può supportare altre microgrid che non ne hanno abbastanza.

Secondo me, distribuendo microgrid ovunque, anche negli ospedali, stazioni di polizia, Edifici governativi, le scuole e le case renderanno tutto più fluido e sicuro durante le interruzioni. In combinazione con la proliferazione di altre tecnologie, come contatori intelligenti, ed energie rinnovabili, stanno rendendo la rete più resistente.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.