Lưới điện của Hoa Kỳ chưa sẵn sàng cho biến đổi khí hậu

Кӯшиш Кунед, Ки Асбоби Моро Барои Бартараф Кардани Мушкилот Санҷед

Trong những tuần gần đây, bạn đã gặp sự cố về nguồn điện hoặc bạn đã nghe nói về chúng.

Câu chuyện này là một phần của một nhóm các câu chuyện có tên là Recode

Khám phá và giải thích cách thế giới kỹ thuật số của chúng ta đang thay đổi - và thay đổi chúng ta.

Ở Portland, Oregon, trong tuần này, nhiệt độ chính thức được ghi lại đạt tới 115 độ F , sức mạnh dây cáp cho xe điện của thành phố bị tan chảy , dây điện trên cao bị võng buộc đường sắt nhẹ để đóng cửa và hơn thế nữa 6.000 người bị mất điện .

Nhưng đây không phải là lần đầu tiên thời tiết khắc nghiệt gây ra sự cố nghiêm trọng với lưới điện trong những tháng gần đây. Trong cơn bão mùa đông đổ bộ Texas vào tháng Hai, gần 5 triệu người mất điện. Vào tháng 6, California gợi ý rằng cư dân sạc xe điện của họ trong giờ thấp điểm để tiết kiệm năng lượng. Và lần đầu tiên, sau khi mất điện ở một số khu vực lân cận trong đợt nắng nóng của tuần này, các quan chức Thành phố New York đã cử người dân một cảnh báo di động khẩn cấp thúc giục họ tiết kiệm năng lượng.

Rõ ràng là lưới điện ở Hoa Kỳ chưa sẵn sàng cho những tác động của biến đổi khí hậu, bao gồm các sự kiện thời tiết khắc nghiệt điều đó đi với nó . Rốt cuộc, biến đổi khí hậu không chỉ làm tăng nhu cầu năng lượng để giữ cho mọi người mát mẻ hoặc ấm áp giữa những đợt nắng nóng và bão mùa đông. Nó cũng làm hỏng chính lưới điện. Quốc gia này hiện đang trong cuộc chạy đua với thời gian để chuyển nguồn cung cấp năng lượng sang các nguồn tái tạo, như gió và mặt trời, đồng thời cũng cần ngày càng nhiều điện hơn để làm mọi thứ, từ cung cấp thêm năng lượng cho điều hòa không khí đến tăng cường số EV trên đường .

Tôi có lẽ sẽ cung cấp cho lưới điện của chúng tôi có thể là một C trừ đi, Kyri Baker , một giáo sư kỹ thuật tại Đại học Colorado Boulder, nói với Recode. Nó giống như cơn bão hoàn hảo với nhiệt độ khắc nghiệt, tiêu thụ nhiều điện hơn và cơ sở hạ tầng cũ kỹ.

Có một lưới điện đáng tin cậy có thể là một vấn đề sinh tử. Trong đợt mất điện nghiêm trọng nhất trong cơn bão mùa đông ở Texas vào tháng 2 vừa qua, ước tính 700 người đã thiệt mạng, theo BuzzFeed . Hàng trăm người chết trong đợt nắng nóng của tuần trước ở Tây Bắc Thái Bình Dương và Canada. Trong khi đó, ảnh hưởng của các đợt nắng nóng đã không cân xứng tồi tệ hơn đối với các cộng đồng người da nâu, da đen và bản địa bị gạt ra ngoài lề lịch sử. Những người cao tuổi, rất trẻ, những người có một số điều kiện về thuốc hoặc những người làm việc ngoài trời cũng có nhiều khả năng để cảm nhận tác động của nhiệt độ khắc nghiệt.

Biến đổi khí hậu đồng nghĩa với việc các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày càng nhiều cường độ cao và chung , điều đáng lo ngại không chỉ vì lưới điện đã già cỗi. Mạng lưới điện không được chuẩn bị cho một tương lai sắp xảy ra và đáng lo ngại.

Cách thức hoạt động của lưới điện Hoa Kỳ

Năm ngoái, khoảng 40 phần trăm sản lượng điện của đất nước đến từ khí tự nhiên. Trong khi lưới điện vẫn dựa vào một lượng lớn năng lượng từ than đá , thị phần điện ngày càng tăng đến từ các nguồn tái tạo, như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, hy vọng sẽ làm cho lưới điện bền vững hơn. Nhưng trong khi một số nguồn này gây hại cho môi trường hơn nhiều so với những nguồn khác, tất cả chúng đều đóng góp điện vào lưới điện, một hệ thống kỹ thuật khổng lồ với đầy đủ dây điện cao thế và hạ thế, cảm biến, cột điện và máy biến áp hoạt động cùng nhau để vận chuyển điện. đến nhà bạn.

Điện truyền qua lưới điện, chuyển từ đường dây cao áp mang điện qua một khoảng cách xa đến đường dây hạ áp, một quá trình được gọi là bước xuống . Các đường dây điện áp thấp phân phối điện đó đến các tòa nhà và sau đó là các thiết bị và điện tử riêng lẻ. Nhưng có những trở ngại. Ngay bây giờ, đất nước vẫn đang phải đối mặt với các vấn đề với tắc nghẽn đường truyền đã sử dụng tối đa lượng điện mà chúng có thể mang theo. Ở Vermont, năng lượng mặt trời và năng lượng gió đã bị đình trệ vì lưới đã quá hạn chế .

Vì vậy, không giống như bạn có thể thiết lập một dây dẫn từ điểm A đến điểm B và mọi thứ sẽ ổn, Sam Gomberg, nhà phân tích năng lượng cấp cao tại Liên minh các nhà khoa học quan tâm, giải thích. Bạn cần thiết lập các bước nhỏ trên đường đi để dẫn dòng điện đó theo hướng bạn muốn để cuối cùng nó đến nhà bạn.

Lưới điện Hoa Kỳ thực sự được tạo thành từ một số lưới điện khu vực, hay còn gọi là liên kết, được gắn với nhau và hoạt động trên một tần số đồng bộ 60 hertz. Trong khi các hệ thống này rất lớn, việc giám sát lưới điện có phần chắp vá. Sản xuất điện cho lưới điện còn hơn 10.000 nhà máy điện trong cả nước . Nhưng bản thân lưới điện, bao gồm cả hệ thống truyền tải và phân phối, được vận hành bởi sự kết hợp giữa các đơn vị thuộc sở hữu nhà nước và tư nhân, bao gồm một số sự hợp tác giữa nhà nước và tư nhân. Sau đó, các công ty tiện ích địa phương như Con Edison ở Thành phố New York và PG&E ở San Francisco cuối cùng cung cấp điện đến nhà của mọi người.

Điều độc đáo của hệ thống điện so với bất kỳ loại cơ sở hạ tầng nào khác là nó gần như tức thời, Baker, của UC Boulder, nói với Recode. Vì vậy, nếu tôi bật đèn trong nhà của mình, ngay lập tức cung và cầu không khớp. Và các nhà máy điện thực sự đáp ứng gần như theo thời gian thực với sự gia tăng nhu cầu đó.

Đồng thời, điều đó có nghĩa là không được kết nối với một hệ thống rộng lớn hơn có thể gây ra vấn đề. Texas, chẳng hạn, đã chọn vận hành lưới điện của riêng mình , phần lớn độc lập với các hệ thống điện khu vực khác. Trong khi điều này mang lại cho bang nhiều quyền tự chủ hơn, một số người cho rằng Texas có thể tránh được tình trạng mất điện kinh hoàng như vậy trong mùa đông vừa qua nếu lưới điện của bang có thể lấy từ các nguồn điện khác. Đáng chú ý, Oklahoma gần đó có thể chuyển sang các bang khác để duy trì nguồn điện trong cùng cơn bão.

Tại sao cái nóng lại làm cho mọi thứ trở nên tồi tệ hơn

Sức nóng mùa hè có thể gây trở ngại cho việc cung cấp điện của Hoa Kỳ theo nhiều cách.

Thời tiết nóng có thể làm tăng nhu cầu năng lượng, thường là cấp nguồn cho máy điều hòa không khí, điều này có thể làm quá tải lưới điện và gây ra tình trạng cháy nâu - mất điện một phần làm giảm tổng lượng điện năng sẵn có. Đồng thời, nhiệt độ cao có thể làm cho các nhà máy điện kém hiệu quả hơn , hạn chế lượng năng lượng đường dây điện có thể mang theo và dễ xảy ra hỏng hóc ở máy biến áp, giúp kiểm soát điện áp trên toàn lưới điện.

Đó là lý do tại sao, trong những tháng mùa hè, bạn có thể nhận được cảnh báo cho biết cắt giảm mức sử dụng điện, chẳng hạn như trì hoãn việc hút bụi cho đến buổi tối. Nếu sự cố trở nên nghiêm trọng, các tiện ích thậm chí có thể sử dụng chế độ mất điện theo chu kỳ - khi một công ty tiện ích tạm thời ngắt nguồn điện cho các khu vực khác nhau để tránh quá tải cho toàn bộ hệ thống - để bảo vệ lưới điện. Tất nhiên, trong khi các quan chức có thể cho rằng các bước này là cần thiết, thì việc mất điện hoàn toàn có thể gây bất tiện và thậm chí là rủi ro cho những cư dân cần nguồn điện để giữ mát trong các đợt nắng nóng. Tuần trước, công ty điện lực của New York, Con Edison đá khô phân phối cho một số cư dân của Greenpoint, Brooklyn, những người không có điều hòa không khí trong thời gian mất điện.

Nhiệt có thể gây ra sự cố cho lưới điện vượt quá khả năng cung cấp. Nếu thời tiết trở nên đủ nóng, các đường dây điện bắt đầu chảy xệ - do kim loại bên trong chúng giãn ra - và có nguy cơ đâm vào cây và bắt lửa. Đồng thời, các nhà máy điện phụ thuộc rất nhiều vào nước, thứ mà họ cần để làm mát hệ thống của mình. Điều này có nghĩa là khi thời tiết khô nóng thúc đẩy nhu cầu sử dụng điều hòa không khí, nhu cầu năng lượng tăng lên cũng thúc đẩy nhu cầu về nước của lưới điện, vốn thường bị thiếu hụt trong thời gian hạn hán. Hệ thống làm mát cũng cần điện , tăng thêm nhu cầu về năng lượng.

Đường dây điện và cây cối in bóng mặt trời lặn.

Nhiệt có thể làm hỏng đường dây điện và làm cho chúng hoạt động kém hiệu quả hơn.

Frederic J. Brown / AFP qua Getty Images

Chúng tôi đang cố gắng dự đoán thời tiết trong hai năm kể từ bây giờ hoặc năm năm kể từ bây giờ và biến đổi khí hậu đang gây khó khăn hơn, Anjan Bose, một giáo sư kỹ thuật điện tại Đại học Bang Washington, nói với Recode. Nếu bạn không thể dự đoán thời tiết, bạn không thể dự đoán nhu cầu tải.

Cuối cùng, những người sử dụng năng lượng cá nhân nhận thức được những vấn đề này. Mùa hè này, nhà điều hành lưới điện của bang California cảnh báo rằng mọi người nên chuẩn bị cho tình trạng mất điện tạm thời. Tuần trước, Portland đã phải đóng cửa dịch vụ xe điện. Và ở những khu vực có nguy cơ cháy rừng cao, các công ty tiện ích có thể ra lệnh ngừng hoạt động để giảm nguy cơ lưới điện bị quá tải gây ra hỏa hoạn thêm.

Biden muốn làm gì để khắc phục điều này

Việc sửa chữa lưới điện không thể được thực hiện trong một lần rơi xuống. Thay vào đó, lưới điện sẽ cần được cập nhật bằng cách chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch hơn như gió và mặt trời, điều chỉnh cơ sở hạ tầng lưới điện và lưu trữ năng lượng để điều chỉnh cho phù hợp với các loại năng lượng mới này và thay đổi cách tiếp cận của chúng ta đối với tiêu thụ năng lượng nói chung.

Hệ thống cũng cần dự đoán và đáp ứng những thay đổi về nhu cầu năng lượng. Một phần của giải pháp là công nghệ lưới điện thông minh, sử dụng cảm biến kết nối internet trên các phần khác nhau của lưới để thu thập nhiều dữ liệu chi tiết hơn về mức độ hoạt động của các phần đó. Dữ liệu thời gian thực đó cũng có thể giúp các công ty tiện ích nhanh chóng giải quyết các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng phổ biến rộng rãi. Chính quyền Biden hỗ trợ triển khai công nghệ này, có thể là chìa khóa để làm cho lưới điện linh hoạt hơn.

Vào tháng 4, Nhà Trắng cũng giải phóng 8 tỷ đô la nhằm nâng cao khả năng hỗ trợ năng lượng tái tạo của lưới điện và cam kết giúp các đường dây tải điện mới, tập trung vào năng lượng tái tạo được phê duyệt dễ dàng hơn. Joe Biden hiện đang thúc đẩy hiện đại hóa lưới điện như một phần của kế hoạch cơ sở hạ tầng khổng lồ của anh ấy . Thông qua kế hoạch đó, tổng thống hy vọng rằng chính phủ sẽ có thể chi ít nhất 73 tỷ đô la cho các cải tiến , bao gồm việc xây dựng hàng nghìn dặm đường dây tải điện mới để mở rộng năng lượng tái tạo. Đây sẽ là chìa khóa để làm cho năng lượng tái tạo trở nên khả thi hơn. Như Umair Irfan và Rebecca Leber của Vox giải thích:

Các đường dây tải điện có thể liên kết các khu vực cần năng lượng với những nơi có năng lượng gió và năng lượng mặt trời rẻ, có thể cách nhau hàng nghìn dặm. Điều này sẽ giúp thúc đẩy hoạt động kinh doanh đối với năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Đề xuất kêu gọi một cơ quan quản lý lưới điện mới tạo điều kiện cho việc truyền tải năng lượng sạch và một cơ quan tài trợ cơ sở hạ tầng để giúp tìm ra tiền để trả cho nó.

Nhưng những thay đổi phải vượt ra ngoài chính phủ liên bang. Thiết bị cần được cập nhật ở cấp khu vực và địa phương , quá. Liệu Biden có thành công trong việc giải quyết những thách thức phức tạp của việc cập nhật lưới điện hay không vẫn còn phải xem. Nếu không có hành động của chính phủ, các công ty tư nhân có thể bị bỏ lại với công việc sửa chữa lưới điện và không có gì đảm bảo rằng họ sẽ bảo vệ lâu dài nguồn cung cấp điện của Hoa Kỳ trước lợi nhuận của họ .