Los apagones de Texas mostraron cómo los extremos climáticos amenazan los sistemas energéticos en los EE. UU.

Los apagones de Texas mostraron cómo los extremos climáticos amenazan los sistemas energéticos en los EE. UU.

 

Los expertos y los políticos se han apresurado a señalar con el dedo debacle en texas que dejó a millones sin electricidad ni agua potable durante el congelamiento de febrero. Muchos han culpado al estado mercado de la electricidad desregulado, argumentando que Texas priorizó la energía barata sobre la confiabilidad.

Pero los extremos climáticos están causando un caos cada vez mayor en los sistemas energéticos de los EE. UU., Independientemente de la política local o los detalles de las redes regionales. Por ejemplo, los conservadores argumentaron que el exceso de regulación provocó cortes generalizados en California en medio de un calor extremo e incendios forestales en el verano de 2020.

Como profesor de ingenieria estudiando resiliencia de la infraestructura ante el cambio climático, Me preocupa el riesgo creciente de cortes provocados por el clima en todo el país. En mi opinión, los eventos en Texas ofrecen tres lecciones importantes para los planificadores de energía en los EE. UU.

No se presta suficiente atención a los extremos climáticos

Los expertos coinciden ampliamente en que el Consejo de Confiabilidad Eléctrica de Texas, o ERCOT, la corporación sin fines de lucro que administra la red eléctrica en la mayor parte del estado, no pudo anticipar cuán bruscamente aumentaría la demanda antes de la ola de frío de febrero. ERCOT tiene un historial de falta de capacidad para satisfacer los aumentos repentinos de la demanda de invierno. La cuadrícula estatal casi se derrumbó durante una tormenta de invierno de 2011 y experimenté otro llamada cercana en 2014, evitando por poco apagones continuos.

Pero los operadores de red en otros lugares también subestimó cómo los extremos climáticos pueden influir en la demanda de electricidad. Veo muchas similitudes entre La crisis energética del verano de 2020 en California y eventos recientes en Texas.

En ambos casos, el clima extremo provocó un aumento inesperado de la demanda y al mismo tiempo redujo la capacidad de generación. Dado que los operadores de energía no previeron estos efectos, tuvieron que recurrir a apagones continuos para evitar desastres aún mayores.

En estudios que he realizado en mi laboratorio de investigación y en colaboración con hidroclimatólogo Rohini Kumar, hemos descubierto que los planificadores de energía en muchas partes de EE. UU. subestimar sustancialmente cuán sensible es la demanda de electricidad a los factores climáticos. Esta tendencia tiene implicaciones significativas para la seguridad y confiabilidad de los sistemas eléctricos.

Por ejemplo, en un estudio publicado en abril de 2020 analizamos el uso de modelos de inteligencia artificial para pronosticar la energía que tuvo en cuenta el papel de la humedad además de la temperatura del aire. Descubrimos que tales modelos podrían hacer que los pronósticos de la demanda de energía para aire acondicionado en días calurosos sean significativamente más precisos en los EE. UU. Los pronósticos de demanda más precisos ayudan a los planificadores de energía a comprender cuánta energía necesitarán para satisfacer la demanda máxima durante los extremos climáticos.

Los operadores de redes pueden prepararse de manera más eficaz para los efectos del cambio climático tanto en la oferta como en la demanda utilizando modelos de pronóstico y software que los investigadores académicos ya han desarrollado. Muchas de estas nuevas soluciones se han publicado en revistas de acceso abierto.

Los apagones de Texas mostraron cómo los extremos climáticos amenazan los sistemas energéticos en los EE. UU.Resultados publicados en la revista Climactic Change a partir de un modelo que predice cuánto podría aumentar el uso de electricidad y agua en verano en las ciudades del Medio Oeste debido al cambio climático entre 2030 y 2052. Estas proyecciones solo consideran los efectos climáticos, no otros factores como el crecimiento de la población o los cambios tecnológicos. . Greg Simmons / Universidad Purdue, CC BY-ND

El agua, la luz y el gas natural están conectados

La electricidad, el agua y el gas natural son recursos esenciales y es difícil tener uno sin los demás. Por ejemplo, la perforación de gas natural consume electricidad y agua. Muchas centrales eléctricas queman gas natural para generar electricidad. Y transportar agua y gas requiere electricidad para bombearlos a través de tuberías.

Debido a estas estrechas conexiones, las interrupciones en un sistema están destinadas a afectar a los demás y crear una cascada de interrupciones en el servicio. Por ejemplo, durante la ola de frío de Texas, las bombas utilizadas para extraer gas en el oeste de Texas no pudo operar debido a cortes de luz. Esto redujo a la mitad la producción del campo de gas estatal, lo que a su vez ejerció presión sobre la producción de electricidad a gas. Las fallas de energía también bombeo y tratamiento de agua obstaculizados, potencialmente permitiendo que las bacterias filtrarse en los suministros de agua.

En un proyecto colaborativo que conecta a investigadores en Purdue University, la Universidad del Sur de California, y la Universidad de California-Santa Cruz, estamos analizando formas de prevenir este tipo de interrupciones en cascada. Una estrategia prometedora es instalar fuentes de generación distribuida, como paneles solares o pequeños aerogeneradores con baterías, en puntos críticos de interconexión entre los sistemas de energía, agua y gas natural.

Por su parte, los consumidores también deben comprender estas conexiones. Tomar una ducha caliente o hacer funcionar un lavavajillas consume agua, además de electricidad o gas para calentarla. Estos puntos críticos a menudo causan problemas durante las crisis. Por ejemplo, las advertencias recientes que instan a los tejanos a hervir el agua antes de usarla ejercen una presión adicional sobre los suministros de energía ya escasos.

Nuestra investigación muestra que las empresas de servicios públicos deben prestar más atención a las conexiones entre gas natural y electricidad, y entre agua y electricidad. Al hacerlo, los planificadores pueden ver con mayor precisión cómo las condiciones climáticas afectarán la demanda, particularmente bajo el cambio climático. La escasez rampante de gas y los cortes de electricidad y agua en Texas son una señal de que los operadores de infraestructura deben comprender más claramente cuán estrechamente relacionados están estos recursos, no solo durante el funcionamiento normal sino también durante las crisis que pueden interrumpirlos todos a la vez.

Los apagones de Texas mostraron cómo los extremos climáticos amenazan los sistemas energéticos en los EE. UU.Las personas que no tienen electricidad en sus hogares descansan dentro de una tienda Gallery Furniture en Houston después de que el propietario abrió el negocio como refugio el 16 de febrero de 2021. Foto AP / David J. Phillip

El futuro sera diferente

Algunos comentarios sobre el desastre de Texas lo han llamado "evento cisne negro”Que nunca podría haberse predicho, o peor aún, un "impacto de meteorito. " De hecho, el estado publicó un plan de mitigación de peligros en 2018 que advirtió claramente sobre la posibilidad de que el clima invernal severo provocara cortes generalizados. Y señaló que tales eventos serían mucho más perturbadores en Texas que en otras regiones que experimentan inviernos más duros.

En un estudio de 2016, varios colegas y yo advertimos que las métricas y estándares actuales de confiabilidad de la red en los EE. UU. fueron inadecuados, especialmente con respecto a los riesgos climáticos. Concluimos que esos estándares "no proporcionan una estructura de incentivos suficiente para que las empresas de servicios públicos garanticen de manera adecuada altos niveles de confiabilidad para los usuarios finales, particularmente durante eventos climáticos a gran escala".

A mi modo de ver, un paradigma dominante de "más rápido, mejor y más barato" en la planificación energética está ejerciendo una presión cada vez mayor sobre la infraestructura envejecida de nuestra nación. Creo que es hora de que los planificadores de energía sean más proactivos y realicen inversiones inteligentes en medidas que ayudarán a los sistemas de energía a manejar los eventos climáticos extremos.

Los pasos clave deben incluir el apalancamiento análisis predictivo para informar la planificación de desastres; contabilizando incertidumbre climática en gestión de infraestructura; mejorar los estándares de confiabilidad para los sistemas de transmisión y distribución de energía; y diversificar la combinación de combustibles que utilizan todos los estados para generar electricidad. Sin estos pasos, las interrupciones frecuentes de los servicios críticos podrían convertirse en la nueva norma, con alto coste y fuertes impactos, especialmente en el los estadounidenses más vulnerables.

Sobre el Autor

Roshanak (Roshi) Nateghi, profesor adjunto de ingeniería industrial, Purdue University

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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