Quando le temperature a Minneapolis sono scese a 27 sotto lo zero durante il vortice polare del gennaio 2019, l'utility Xcel Energy ha esortato tutti i clienti del Minnesota ad abbassare i termostati per conservare il gas naturale necessario per la generazione di energia. Nel Michigan, dove faceva anche più freddo del Polo Nord, La General Motors ha persino chiuso diverse fabbriche come precauzione contro le interruzioni.

Questo potrebbe sembrare un paradosso. La produzione di gas negli Stati Uniti è ai massimi storici, e la produzione di elettricità da fonti rinnovabili sta crescendo a un ritmo record.

In qualità di economista ingegneristico che studia i mercati dell'elettricità e le catene di approvvigionamento del carburante, Cerco modi per mantenere l'erogazione di energia nonostante condizioni meteorologiche sempre più incerte ed estreme. Dirigo anche una rivista accademica dedicata all'analisi dei costi, benefici e rischi dell'investimento di capitale. Sulla base di quello che ho visto, rendere la generazione elettrica più flessibile e aumentare l'accesso al gas immagazzinato sarebbe il modo migliore per mantenere le luci accese senza sacrificare il calore quando colpiscono gli scatti di freddo.

Più potenza dal gas

Il deficit di gas del 2019 è stato solo il più recente in una serie di situazioni simili. I precedenti vortici polari nel 2013 e nel 2014 hanno colpito il New England in modo particolarmente duro. Il "ciclone bomba" che ha colpito la costa orientale nell'inverno del 2018 ha messo a dura prova le forniture, facendo lievitare i prezzi del gas.

Non è solo che gli attacchi di condizioni meteorologiche estreme stanno diventando peggiori e più comuni, anche se lo sono. La rete elettrica fa sempre più affidamento sul gas naturale.

Molti dei vecchi generatori a carbone in pensione vengono sostituiti da quelli a gas e da fonti rinnovabili come l'energia eolica e solare. La quota di elettricità alimentata a gas naturale è salita al 32% nel 2017 dal 18% nel 1990, poiché la quota del carbone è scesa al 30 percento dal 76 percento nello stesso periodo di tempo.

Il gas naturale costa molto meno di prima, e i generatori a gas sono più flessibili. È molto più facile accendere e spegnere le centrali elettriche a gas, Per esempio, rispetto ai reattori nucleari. Cosa c'è di più, gli impianti di gas naturale possono aumentare o diminuire rapidamente la produzione per appianare l'inevitabile variabilità nella generazione di elettricità da turbine eoliche e pannelli solari, quando il sole non splende e il vento non soffia.

Poiché l'energia rinnovabile rappresenta quote maggiori della produzione di elettricità, si prevede che la produzione di energia dal gas continuerà a crescere, pure.

Nessun sostituto facile

La maggior parte del gas riscalda case e proprietà commerciali e alimenta la produzione di qualsiasi cosa, dalla carta da giornale all'alluminio e al tonno in scatola. Dopo anni di crescita, la produzione di elettricità consuma ancora solo circa un terzo di tutto il consumo di gas negli Stati Uniti.

E, mentre le utility hanno scelte diverse che possono fare, non c'è un modo facile o immediato per trovare un sostituto per i suoi altri usi, specialmente se vogliono una fonte relativamente pulita. I sistemi di riscaldamento richiedono molto tempo e molti soldi da convertire per i proprietari di case, ed è ancora più difficile per i produttori.

Per evitare interruzioni del servizio, più grandi utilizzatori industriali e commerciali, così come le società locali del gas, stabilire contratti fermi che garantiscano la consegna del gas di cui prevedono il bisogno.

Diversi sono i contratti per il gas utilizzato per la produzione di energia elettrica. Molte compagnie elettriche, soprattutto nel nord-est e nel Midwest, hanno "contratti interrompibili" con i fornitori di gas. Questi accordi consentono loro di pagare prezzi più bassi che consentono loro di competere nei mercati dell'elettricità all'ingrosso, ma ha un rovescio della medaglia. Rendono queste società una priorità inferiore rispetto ad altri clienti per la consegna del gas.

L'industria dell'energia elettrica e i suoi regolatori possono vedere che i clienti non vogliono dover impostare i loro termostati a 65 gradi o meno durante il freddo pungente. E senza dubbio, hanno adottato misure per ridurre la vulnerabilità della rete alle strozzature del gas, ad esempio adeguando i tempi dei mercati dell'elettricità all'ingrosso per aiutare le centrali elettriche ad acquistare gas aggiuntivo quando ne hanno bisogno. E una migliore comunicazione sta migliorando le previsioni sulla domanda e rendendo più facile per le centrali elettriche conoscere in anticipo le interruzioni della fornitura.

Investimenti a lungo termine

Le ondate di freddo aumentano la necessità di elettricità e gas naturale per riscaldare contemporaneamente case e aziende, facendo impennare i prezzi dell'elettricità all'ingrosso mentre gli operatori del mercato elettrico si affannano per mantenere la rete operativa senza intoppi.

La domanda di elettricità varia di ora in ora, giorno e stagione, ingrandita solo occasionalmente da eventi meteorologici severi, e la variabilità nei composti di generazione rinnovabile oscilla nella domanda sulle centrali elettriche a gas. Invece di costruire condutture che verranno utilizzate solo raramente a pieno regime, ha senso investire in flessibilità affinché il sistema di generazione si adatti più facilmente ai cambiamenti della domanda di elettricità e dell'offerta di carburante.

Anche se non aumenteranno immediatamente i prezzi dell'elettricità al dettaglio, questi picchi di prezzo a breve termine segnalano la necessità, e fornire la giustificazione, per investimenti a più lungo termine per evitare aumenti dei tassi o addirittura interruzioni.

Una di queste strategie consiste nell'ammodernare i generatori di gas per la capacità a doppia alimentazione. In pratica, questo significa costruire un serbatoio di stoccaggio per un altro combustibile, come l'olio, insieme ai tubi e ad altre apparecchiature per iniettarlo nella camera in cui viene bruciato il carburante. È un investimento significativo ma, quel modo, quando condizioni meteorologiche estreme fanno sì che la domanda di gas superi la capacità dei gasdotti disponibili, le centrali elettriche possono passare temporaneamente a un combustibile alternativo.

Proprio come qualsiasi tipo di inventario, che si tratti di bicchieri di carta o coprimozzi, contribuirà ad evitare interruzioni della catena di approvvigionamento, il gas immagazzinato può anche mantenere il flusso di energia. La ricerca che ho condotto con George Gross ha mostrato che gli investimenti per espandere la capacità degli impianti di stoccaggio del gas hanno ridotto il rischio di prezzi elevati dell'elettricità in modo più efficace rispetto ai retrofit a doppia alimentazione.

Lo stoccaggio di grandi quantità di gas naturale non è privo di rischi, come hanno appreso i residenti della California meridionale nel 2015. Le perdite dall'impianto di stoccaggio di Aliso Canyon a Los Angeles hanno fatto ammalare i residenti nelle vicinanze e hanno fatto sgorgare emissioni di gas serra.

Ma credo ancora che una riserva di gas durante un giorno di neve possa essere il modo migliore per tenere accese le luci quando le temperature scendono a livelli estremamente bassi.

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