Bortkastet vindenergi og holdbar overføring under vinterstormen Elliott

Det har gått nesten to måneder siden vinterstormen Elliott, som brakte ekstreme kuldeforhold til det meste av USA, og forårsaket energinødsituasjoner over hele landet og strømbrudd for 1.5 millioner husstander, inkludert rullende blackouts hele veien sørøst. Mens noen lokale strømbrudd var forårsaket av nedslåtte eller frosne kraftledninger, var mange forårsaket av mangel på strømforsyning og frossen instrumentering, inkludert de rullende strømbruddene TVA i Tennessee og Duke Energy i North Carolina opplevde. Disse problemene ailed også andre regional nett, men førte ikke til runder med rullende blackouts som de opplevde i Sørøst.

Nå som snøen har lagt seg fra uværet, kan føderale og statlige regulatorer bruke noen erfaringer som ble lært. Det viktigste var at vindenergi og interregional overføring var integrert for å holde lysene på for regioner som opplever energimangel og begrense omfanget av strømbrudd i andre områder. Videre antyder RMI-analyse at mer vindenergi og interregional overføring potensielt kunne ha forhindret noen av de rullende strømbruddene som ble opplevd i Sørøst under denne stormen.

Vindenergi var rikelig og delt mye

Fornybar energi gjorde det bra over hele landet under vinterstormen Elliott, spesielt i regionale strømnett SPP, MISO og PJM. Vind i disse regionene genererte jevnt og trutt elektrisitet gjennom stormen og opplevde færre tvangsavbrudd enn fossile brenselressurser på grunn av den ekstreme kulden. I PJM, for eksempel tyder foreløpige data på at kull- og gassanlegg var ansvarlige for 87 prosent av de tvungne driftsstansene 24. desember, med gassanlegg som representerte en uforholdsmessig stor del (70 prosent).

En stor nettredder som forhindret omfattende strømbrudd over hele det østlige USA var overføringsnettverket som koblet sammen forskjellige regionale energisystemer, noe som gjorde at energi kunne flyttes dit den var nødvendig. Interregional overføring er avgjørende for å tillate deling av eksisterende ressurser i, stramt forhold forbedre nettets pålitelighet. Vinterstormen Elliott gjorde dette helt klart: under stormen kom energi fra så langt nord som Canada ble brukt over hele landet da generatorer av fossilt brensel opplevde strømbrudd på grunn av ekstrem kulde. Hadde TVA, Duke og andre regioner som opplevde stramme nettforhold ikke kunne få tilgang til import fra naboene gjennom overføring, ville strømbrudd utvilsomt vært langt mer utbredt.

Regioner i Sørøst som opplevde strømbrudd under vinterstormen Elliott opplevde også sterke vindforhold som ville vært modne for ytterligere vindgenerering hvis det hadde vært installert flere vindturbiner, vist i diagrammet nedenfor. Vindhastigheter på overflaten på flyplasser over hele North Carolina, for eksempel, ble registrert så høye som 33 miles per time, godt over område av vindhastigheter som trengs for å generere kraft ved vindturbiner. Likevel har Tennessee og North Carolina haltet Og noen ganger direkte motsetning bygge nye vindressurser, og i 2021 vindenergi inn Tennessee og North Carolina representerte kun henholdsvis 0.04 og 0.4 prosent av hver stats totale nettoproduksjon.

Mens vinden var sterk under vinterstormen Elliot, vil det ikke nødvendigvis være tilfelle i hver vinterstorm. I møte med ekstremt vintervær er et mangfold av ressurser (inkludert vindkraft fra andre regioner levert gjennom tilstrekkelig overføring) avgjørende for å sikre at lysene forblir på og for å minimere risikoen for strømbrudd når en type generator ikke er i stand til å levere, som gass var under denne siste vinterstormen.

Begrenset overføring betydde bortkastet fornybar energi

Selv om energi ble vellykket delt gjennom det eksisterende overføringsnettverket, er dette nettverket strukket til sine grenser, og som et resultat ble overflødig energi, spesielt vindenergi, redusert (dvs. bortkastet). Selv om vindressurser kan være rikelig lokalt, vil det bli redusert hvis overflødig vindproduksjon ikke kan lagres eller sendes til andre regioner som trenger det. Det var det som skjedde under strømbrudd i Sørøst under vinterstormen Elliot - det sentrale USA hadde en overflod av vindenergi som ikke kunne utnyttes i regioner som opplever energimangel og strømbrudd på grunn av utilstrekkelig overføring.

På et tidspunkt mens TVA opplevde strømbrudd 23. desember, opplevde SPP alene om lag 3 GW med vindbegrensninger, vist nedenfor. At 3 GW bortkastet vindkraft er mer energi enn det som kan produseres ved TVAs største kullverk, Cumberland Fossil Plant, som er planlagt å bli pensjonert og erstattet i 2026. Hadde denne energien vært tilgjengelig, kunne den ha dempet Sørøst-mangelen, både når det gjelder størrelse og varighet, og holdt lysene på for flere husstander under den ekstreme kulden.

I tillegg til å lindre strømbrudd, kunne ytterligere overføring ha gitt betydelig økonomisk fordel for verktøy og forbrukere. Nye analyser har funnet ut at ytterligere interregional overføring under vinterstormen Elliott nesten kunne ha skapt $ 100 millioner i fordeler, og at potensielle besparelser som følge av interregionale overføringsinvesteringer aldri har vært det høyere.

Lærer av denne hendelsen

Løpende undersøkelser fra NERC, FERC og statlige kommisjonærer vil gi ytterligere innsikt i hva som gikk galt og hva verktøy kan gjøre for å sikre et mer pålitelig nett i møte med ekstremt vintervær. Inntil da kan føderale og statlige regulatorer vurdere følgende innsikt:

Et mangfoldig sett med karbonfrie ressurser (inkludert overføring, fornybar energi, batterilagring, energieffektivitet og etterspørselsfleksibilitet) er integrert for å opprettholde nettets pålitelighet under ekstremt vintervær. For å unngå risikoen for å stole på en enkelt type ressurs for å sikre tilstrekkelig energiforsyning, må statlige regulatorer og beslutningstakere sikre og til tider kreve at et mangfoldig sett med ressurser vurderes i planlegging av nytteressurser og pålitelighetsplanlegging.

Det amerikanske nettet i dag er for fragmentert, og mer interregional overføring kan både forbedre nettets pålitelighet og spare skattebetalernes penger. Føderale regulatorer ved FERC bør vurdere å kreve både en minimumsmengde energioverføringskapasitet mellom regionale nett og en robust interregional planleggingsprosess da den vurderer alternativer for å forbedre interregional overføringsplanlegging.

Vi kan få mer ut av vårt eksisterende overføringssystem i dag ved å implementere tilleggsløsninger som gjør det mer effektivt, for eksempel rekonduktør, dynamiske linjeklassifiseringer og annet nettforbedrende teknologier (GETs). Disse teknologiene kan raskt og rimelig øke det fornybare energiopptaket på nettet, noe som er enda mer verdifullt under trange nettforhold. Både statlige beslutningstakere og FERC bør tenke på GETs og måter å få mest mulig ut av vår eksisterende nettinfrastruktur.

Oppnå et pålitelig energinett i perioder med ekstremt vintervær er ingen enkel prestasjon, men å reflektere over tidligere stormer kan gi verdifull innsikt om hva som må gjøres for å sikre et mer robust og pålitelig nett i møte med ekstremt vintervær. Å gjøre det vil bidra til at når temperaturen faller i fremtiden, trenger ingen å bekymre seg om strømmen vil forbli på.

Av Ashtin Massie, Sarah Toth. © 2023 Rocky Mountain Institute. Publisert med tillatelse. Opprinnelig lagt ut på RMI.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://cleantechnica.com/2023/02/20/wasted-wind-energy-tenable-transmission-during-winter-storm-elliott/