Jak pokazuje kryzys energetyczny w Teksasie, nasza infrastruktura jest narażona na ekstremalne warunki pogodowe

AP Photo/David J. Phillip

W Walentynki rzadki wybuch arktycznego powietrza rozprzestrzenił się po środkowych Stanach Zjednoczonych i do Teksasu, obniżając tam temperatury do jednocyfrowych wartości i prawie powodując załamanie sieci energetycznej stanu. Państwo znane z obfitych zasobów energii doświadczyło rozległych awarii systemów gazu ziemnego i energii elektrycznej, które odeszły ponad cztery miliony Teksańczyków bez prądu przez wiele dni.

Bezpośrednia przyczyna Awaria sieci Teksasu jest teraz dobrze zrozumiana. Mroźne temperatury spowodowały, że zapotrzebowanie na energię elektryczną do nowego rekordu zimowego przekroczyło nawet scenariusz ekstremalnego zapotrzebowania rozważany przez stanowego operatora sieci energetycznej, Electric Reliability Council of Texas lub ERCOT. Potem dziesiątki elektrowni gazowych i kilka turbin wiatrowych szybko przeszedł w tryb offline , pogrążając sieć Teksasu w kryzysie. Aby zapobiec awarii całej sieci, ERCOT nakazał dostawcom inicjowanie awaryjnych przerw w dostawie prądu i odłączanie milionów klientów.

Naukowcy wciąż pracują nad ustaleniem, czy napędza ją szybko ocieplająca się Arktyka częstsze załamania wiru polarnego, co spowodowało zamrożenie Teksasu. Wiemy jednak, że zmiany klimatyczne powodują, że ekstremalne zjawiska pogodowe, takie jak fale upałów, susze, pożary i powodzie, są coraz częstsze i bardziej dotkliwe. Każde z tych zdarzeń może doprowadzić naszą infrastrukturę krytyczną do punktu krytycznego, jak to miało miejsce w Teksasie. Jak możemy się przygotować?

Odporność klimatyczna będzie wymagać inwestycje do 100 miliardów USD rocznie na całym świecie w naszej infrastrukturze i społecznościach. Jednak staranne planowanie może pomóc naszym ograniczonym zasobom iść dalej.

Patrząc wstecz, problemy Teksasu oferują kilka kluczowych lekcji, jak sprawić, by zarówno krytyczna infrastruktura, jak i wrażliwe społeczności na całym świecie były bardziej odporne na ekstremalne warunki klimatyczne.

Ocena przyszłych zagrożeń

Po pierwsze, warto zauważyć, że sama awaria sieci nie doprowadziła do intensywnego cierpienia i utraty życia, z jakim borykali się mieszkańcy Teksasu.

Zamarły również studnie i linie wydobywcze gazu ziemnego, zmniejszając o połowę produkcję i dostawy gazu dla stanowych gazociągów i elektrowni, w miarę jak wzrosło zapotrzebowanie. Gdzie indziej elektrownie wodne straciły prąd, a zamarznięte rury spowodowały spadek ciśnienia w sieciach wodociągowych. Zamarznięte drogi uniemożliwiały mieszkańcom bezpieczne podróżowanie.

Budowanie odpornej infrastruktury oznacza zwracanie szczególnej uwagi na zdarzenia ekstremalne, które mogą jednocześnie zniszczyć duże części systemu.

Połączenia między tymi systemami infrastruktury utrzymują światła i odpływ wody w dobrych czasach, ale mogą powodować awarię, gdy coś pójdzie nie tak.

Ekstremalne warunki pogodowe mają również tendencję do jednoczesnej awarii wielu części krytycznych systemów. Tego rodzaju jednoczesne awarie są znacznie bardziej prawdopodobne, niż mogłoby się wydawać. Jeśli 10 elektrowni ma 10% szans na awarię, ale wszystkie te prawdopodobieństwa są niezależne, prawdopodobieństwo, że wszystkie ulegną jednoczesnej awarii jest nieskończenie małe (0,00000001%).

O wiele bardziej niepokojąca jest 1% szansa na awarię wszystkich 10 elektrowni jednocześnie. Tak więc budowanie odpornej infrastruktury oznacza zwracanie szczególnej uwagi na ekstremalne zdarzenia, które mogą jednocześnie zniszczyć dużą część systemu, niezależnie od tego, czy jest to burza zimowa, pożar, huragan czy powódź.

Wreszcie, najgorsze ludzkie skutki awarii infrastruktury nie wynikają z samej awarii. Wynikają one z narażenia na niskie temperatury, braku czystej wody do picia, malejących zapasów żywności i strachu, że pomoc może nie nadejść wystarczająco szybko. Tak więc ogrom cierpienia zależy nie tylko od ogromu awarii infrastruktury, ale także od zdolności każdej społeczności do przetrwania burzy.

Historycznie zmarginalizowane społeczności mają zwykle najmniej środków na ochronę przed ludzkimi kosztami awarii infrastruktury. W Teksasie osoby doświadczające bezdomności były najbardziej narażone na mróz. Schroniska, ograniczone wymogami dystansu społecznego, szybko osiągnięta pojemność . Wiele dzielnic o niskich dochodach byli jednymi z pierwszych, którzy doświadczyli przerw w dostawie prądu . A ludzie kolorowi są nieproporcjonalnie reprezentowani w obu grupach w Teksasie.

W świetle tego, co wydarzyło się w Teksasie i utrzymującego się wszędzie zagrożenia zmianami klimatycznymi, w jaki sposób społeczności mogą wzmocnić swoje lokalne zasoby i krytyczne systemy, aby zapobiec tym samym wydarzeniom w ich miejscu zamieszkania?

Odporność jutra zaczyna się teraz

Powinniśmy zacząć od najsłabszych ogniw naszej infrastruktury. Systemy energetyczne mogą i powinny być odporne na ekstremalne warunki pogodowe. Turbiny wiatrowe działają na Antarktydzie, elektrownie gazowe w Albercie, a odwierty gazowe na Alasce. Pogoda może być kosztowna, ale najbardziej przystępne kroki, takie jak zimowanie turbin wiatrowych lub stosowanie ogrzewania i izolacji, aby zapobiec zamarzaniu czujników ciśnienia w elektrowniach gazowych lub jądrowych, mogą być tego warte.

Podjęcie decyzji, ile zainwestować, aby zmniejszyć wpływ rzadkich zdarzeń, jest trudnym rachunkiem, ale powinien zależeć nie tylko od prawdopodobieństwa zdarzenia, ale także od powagi jego konsekwencji.

Jednocześnie nigdy nie jesteśmy w stanie ochronić każdego centymetra naszej infrastruktury przed pełną gamą możliwych katastrof. Powinniśmy zatem w miarę możliwości zdywersyfikować dostawy krytycznych zasobów, takich jak energia elektryczna. Elektrownie na gaz ziemny, które stanowią dwie trzecie mocy wytwórczych Teksasu, były najbardziej znaczący współpracownik uzupełnić tam niedobory. Jeśli sieć ma mieszankę źródeł wytwórczych w różnych lokalizacjach, z których każde jest podatne na różnego rodzaju ekstrema, będzie bardziej odporna na każde pojedyncze zdarzenie.

Powiązana historia

Użytkownicy, a nie dyrektorzy techniczni, powinni decydować o tym, co stanowi wolność słowa w Internecie Firmy zajmujące się mediami społecznościowymi nie są zbyt dobre w moderowaniu mowy. Dlaczego więc ich o to prosimy?

Wybiegając w przyszłość, każda nowa infrastruktura, w którą inwestujemy, musi być przygotowana nie tylko na dzisiejszy klimat, ale także na klimat, który będziemy mieć dziesiątki lat w przyszłości. W przypadku każdej wprowadzanej przez nas aktualizacji musimy zdecydować, jaki zakres ekstremalnych warunków klimatycznych powinien on wytrzymać — i uznać, że przeszłość nie jest już bezpiecznym przewodnikiem po przyszłych ekstremalnych warunkach.

W przypadku rurociągów, których modernizacja jest kosztowna, gdy już znajdą się w ziemi, ale stosunkowo niedrogie do wietrzenia na początku, nowe projekty powinny planować najgorszy scenariusz w oparciu o prognozy klimatyczne w przewidywanym okresie ich życia.

W przypadku komponentów, które są łatwiejsze do wymiany lub modernizacji, lub zmian operacyjnych, takich jak zmiana operacji zbiorników przy zaporach wodnych, możemy zastosować podejście „poczekamy i zobaczymy”. W takich przypadkach możemy teraz wydać mniej na aktualizacje, ale nadal powinniśmy wprowadzić procesy, które pozwolą nam je wykonać, gdy stanie się jasne, że są potrzebne. Inteligentne przygotowanie i adaptacja może obniżyć koszty odporności.

Nasze planowanie również nie może kończyć się na fizycznym usztywnieniu naszych systemów. Bez względu na to, jakie ulepszenia wprowadzimy w sieci elektrycznej, musimy być również przygotowani na rzeczywistość, że w pewnym momencie znowu zawiedzie.

Przeszłość nie jest już bezpiecznym przewodnikiem po przyszłych skrajnościach.

Przygotowanie wymaga dokładnego rozliczenia wszystkich możliwych przyczyn awarii sieci energetycznych i innych ważnych systemów. Z każdego powodu powinniśmy określić, w jaki sposób złożone jednoczesne awarie mogą wpłynąć na inne systemy infrastruktury i społeczności. Awaria sieci będzie miała różne skutki w zależności od tego, czy jest napędzana ekstremalnym zimnem, czy ekstremalnym upałem. Nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania.

Na zimną pogodę przygotowanie oznacza wydawanie pieniędzy na wietrzenie domów, aby ludzie mogli się ogrzać. Oznacza to izolację i wymianę rur wodnych, aby wytrzymać zimno. Oznacza to planowanie otwarcia ośrodków ocieplania i dystrybucji wody butelkowanej. Oznacza to zapewnienie transportu w nagłych wypadkach dla osób, które polegają na energii elektrycznej do leczenia medycznego, takiego jak tlen, oraz posiadanie strategii dotarcia do osób bezdomnych i udzielenia im pomocy. I musi zacząć się od najsłabszych społeczności, które mają najwięcej do stracenia.

Odporność to coś więcej niż przygotowywanie się na katastrofy. To okazja do zainwestowania w nasze społeczności zarówno na dobrą pogodę, jak i na faul. Adaptacja klimatyczna ma wysoką cenę, ale może sprawić, że nasze miasta będą bardziej przyjazne do życia, nasza woda czystsza, a nasze domy bezpieczniejsze. Koszt bezczynności — zarówno w dolarach, jak iw życiu — jest znacznie większy.

Sarah Fletcher jest adiunktem na Uniwersytecie Stanforda. Zajmuje się zasobami wodnymi, planowaniem infrastruktury i adaptacją do klimatu. Ona tweetuje w @ Sfretcherh2o. .

Jesse Jenkins jest adiunktem na Uniwersytecie Princeton. Studiuje inżynierię i politykę systemów energetycznych w skali makro oraz tweety na @Jessejenkins. .

ukryć