بعد عامين من التجميد التاريخي العميق الذي تعرضت له ولاية تكساس، أصبحت ولاية تكساس معرضة بشكل متزايد لموجات البرد - وهناك حلول أكثر من مجرد بناء محطات توليد الطاقة

يحب تكساس أن يفكروا في دولتهم على أنها عاصمة الطاقة في العالم.لكن في منتصف فبراير 2021، نفدت حالة الطاقة من الطاقة.

ان تفشي الطقس الشتوي الشديد, ، التي أطلقت عليها قناة Weather Channel اسم العاصفة الشتوية بشكل غير رسمي، اجتاحت جميع أنحاء الولايات المتحدة، جالبة معها الثلوج والصقيع والأمطار المتجمدة ودرجات الحرارة شديدة البرودة.وتضررت ولاية تكساس بشكل خاص، حيث تعرضت جميع المقاطعات البالغ عددها 254 مقاطعة لتحذير من عاصفة شتوية في نفس الوقت.

في جميع أنحاء الولاية، استمرت درجات الحرارة في القطب الشمالي وتجمدت محطات توليد الكهرباء وإمدادات الوقود, ، في حين ارتفع الطلب على الطاقة للتدفئة المنزلية إلى أعلى مستوياتها على الإطلاق.الأعطال المتتالية في الطاقة الكهربائية و قطاعات الغاز الطبيعي ترك الملايين من الناس في الظلام لعدة أيام.مقتل ما لا يقل عن 246 شخصًا ربما أكثر من ذلك بكثير, ، وتقديرات الأضرار الاقتصادية وصلت إلى الأضرار 130 مليار دولار أمريكي.

أنظمة المياه، والتي تتطلب طاقة للضخ والمعالجة، كما تعرضت لأضرار بالغة.على الأقل 10 مليون شخص كانوا تحت إشعارات بوجود الماء المغلي أثناء وبعد العاصفة، وأحيانًا لأسابيع.السكان ذوو الدخل المنخفض والأقليات، الذين لديهم موارد أقل للعثور على سكن بديل وإجراء الإصلاحات، عانى من أسوأ التأثيرات.

مثل باحثون في مجال الطاقة في تكساس, لقد أمضينا جزءًا كبيرًا من العامين الماضيين في تحليل سبب عدم استعداد الدولة لهذا الحدث وكيف يمكنها القيام بعمل أفضل.من بين ردود الفعل التلقائية الشائعة في مواجهة الكوارث التي تتسبب في انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع الدعوة إلى بناء المزيد من محطات الطاقة "الثابتة" ــ تلك التي تستخدم الوقود مثل الفحم أو الغاز الطبيعي، والمصممة لتوصيل الطاقة في أي وقت من النهار أو الليل.لكن محطات الفحم والغاز، وإمدادات الوقود الخاصة بها، من الممكن أن تفشل بشكل مذهل.

نعتقد أنه من المهم التفكير فيما هو أبعد من مجرد بناء المزيد من محطات الطاقة.تسلط النتائج التي توصلنا إليها الضوء على الحلول الأخرى التي يمكن أن تكون أنظف وأرخص وأسرع في التنفيذ.

التخطيط لفصل الشتاء

التحليلات بعد أن كشفت أوري أن أ عدم وجود فصل الشتاء في قطاعي الكهرباء والغاز كان سببًا حاسمًا للفشل على مستوى النظام.أصدر المجلس التشريعي في ولاية تكساس متطلبات فصل الشتاء الجديدة لمولدات الكهرباء.لكنها لم تفعل الشيء نفسه بالنسبة لمنتجي الغاز الطبيعي، الذين يوفرون الوقود لنحو 40% من محطات توليد الكهرباء في تكساس و لم يتمكنوا من التسليم خلال العاصفة.

منذ ذلك الحين، شهدت ولاية تكساس انخفاضًا كبيرًا في إنتاج الغاز الطبيعي خلال فترات الشتاء الباردة في يناير وفبراير 2022.وكما حدث خلال أوري، توقف الإنتاج في العديد من آبار الغاز لأن الماء والسوائل الأخرى التي تأتي إلى السطح مع الغاز الطبيعي تجمدت عندما اصطدمت برأس بئر متجمد، مما أدى إلى إنشاء سد جليدي ووقف تدفق الغاز إلى خطوط الأنابيب.

وفي ديسمبر 2022، تسببت عاصفة الشتاء إليوت في المزيد انخفاض في إنتاج الغاز, ، إلى جانب انقطاع التيار الكهربائي عبر جنوب شرق الولايات المتحدةتظهر هذه الأحداث أن مخاطر الموثوقية في فصل الشتاء لا تقتصر على ولاية تكساس.

تحديات الطقس البارد

يُظهر بحثنا أن ذروة الطلب على الكهرباء في فصل الشتاء في ولاية تكساس - مدفوعًا بالتدفئة الكهربائية للأماكن - قد وصلت أكثر حساسية لدرجات الحرارة الباردة على مدى السنوات ال 20 الماضية.تنمو القمم الشتوية أيضًا بشكل أسرع وأكثر انتظامًا من القمم الصيفية.نحن نعلم أن كل صيف سيكون حارًا، لكننا لا نعرف على وجه اليقين أن الشتاء سيكون باردًا، مما يجعل التخطيط أكثر صعوبة.

تكساس هي في طليعة التحول الوطني لتدفئة المنازل بالكهرباء بدلا من النفط أو الغاز.حوالي 60٪ من المنازل في ولاية تكساس تستخدم أيًا منهما المضخات الحرارية أو التسخين بالمقاومة الكهربائية.

تعمل المضخات الحرارية على تحويل الطلب على الطاقة المنزلية في فصل الشتاء من مصادر انبعاث الكربون مثل الغاز الطبيعي إلى الكهرباء.يمكنهم أيضًا تبريد المباني بكفاءة أكبر من وحدات تكييف الهواء القديمة.ومع ذلك، يمكن للمضخات الحرارية التي لم يتم تصنيفها لدرجات الحرارة المنخفضة أن تفعل ذلك استخدام المزيد من الطاقة للحرارة في الشتاء بدلاً من البرودة في الصيف.ومن الممكن أن يساعد تحسين معايير الحد الأدنى من الكفاءة التخفيف من هذا التحدي.

ويشير التحول إلى الكهرباء لأغراض التدفئة إلى أنه خلال العقود القليلة المقبلة، من المرجح أن يصل الطلب على الكهرباء في ولاية تكساس إلى ذروته بانتظام في الشتاء بدلا من الصيف.وفي الوقت نفسه، فإن مواسم انخفاض الطلب في الربيع والخريف ــ الأوقات التي تتوقف فيها محطات الوقود الأحفوري والطاقة النووية عن العمل عادة للصيانة ــ أصبحت أقصر، مع بدء موجات الحر في وقت مبكر وتزايد العواصف الشتوية. في وقت لاحق في الربيع.

ماذا نفعل الآن؟

وتجعل هذه الاتجاهات من الصعب على مخططي ومشغلي الشبكات ضمان توفر سعة كافية من الطاقة دائمًا، خاصة في فصل الشتاء.بالإضافة إلى التأكد من أن ولاية تكساس لديها قدرة توليد كافية عبر الإنترنت، إليك ثلاثة مجالات نعتقد أنه يجب على الولاية بذل المزيد من الجهد فيها:

- تعزيز كفاءة الطاقة.

حاليًا، يصنف المجلس الأمريكي غير الربحي لاقتصاد موفر للطاقة ولاية تكساس 29 بين الولايات لسياساتها وبرامجها لتوفير الطاقة وتعزيز كفاءة الطاقة.إن تبني سياسات مثل قوانين البناء الأكثر صرامة والحد الأدنى من معايير كفاءة الأجهزة من شأنه أن يقلل من فواتير الطاقة للمستهلكين.كما أنه سوف ينخفض ذروة الطلب خلال الأحداث المتطرفة.وإذا استمر انقطاع التيار الكهربائي، فإن المنازل المعزولة جيدًا ستبقى دافئة أو باردة لفترة أطول، مما يقلل المخاطر التي يتعرض لها شاغلوها.

– زيادة الاستثمار في استجابة الطلب.

تقدم برامج الاستجابة للطلب حوافز لعملاء الكهرباء لإيقاف تشغيل الأجهزة غير الحيوية، مثل مضخات حمامات السباحة أو سخانات المياه، لفترات قصيرة لتقليل الحمل الإجمالي على الشبكة خلال فترات ارتفاع الطلب.لتحقيق التوازن في الوقت الحقيقي بين العرض والطلب على الشبكة، فإن إيقاف تشغيل 500 ميجاوات من الطلب غير الحرج يعادل وظيفيًا تشغيل محطة طاقة بقدرة 500 ميجاوات.وفي حين حققت تكساس بعض التقدم في هذا المجال، إنه أقل من المتوسط نسبة إلى أقرانه.

يظهر بحثنا أن ولاية تكساس يمكن أن تحرر 7 جيجاوات فأكثر من قدرة توليد الكهرباء من خلال الاستجابة للطلب، وهو ما من شأنه أن يضاعف ما هو متاح اليوم.

قد تكون الاستجابة للطلب المتزايد أقل تكلفة من بناء محطات جديدة لتوليد الطاقة.في حين أن مزرعة الرياح أو الطاقة الشمسية الجديدة قد تكلف 1000 دولار أو أكثر لكل كيلووات من قدرة التوليد، فإن برامج الاستجابة للطلب تكلف حوالي 200 دولار للكيلووات الواحد للطلب الذي يمكن إيقافه.

إنه أيضًا أسرع.يمكن للفنيين تركيب الآلاف من منظمات الحرارة أو مفاتيح الأجهزة التي يمكن التحكم فيها عن بعد في أشهر، مقارنة بسنوات المهلة اللازمة لموقع وترخيص وبناء محطات طاقة جديدة.

– ربط شبكة الكهرباء المعزولة في تكساس بالربط الغربي والشرقي.

معظم الكهرباء في الولايات المتحدةيتم إنشاؤه وبيعه عبر شبكتين كبيرتين تغطيان جميع الولايات الـ 48 السفلية تقريبًا.لقد حافظت تكساس على مكانتها الشبكة الخاصة داخل خطوط الدولة كوسيلة ل تقليل التنظيم الفيدرالي لقطاع الطاقة.في حين أن هناك بعض روابط التيار المباشر الضعيفة للغاية مع تلك الشبكات، إلا أن مرافق تكساس لا تستطيع استيراد كميات كبيرة من الطاقة عندما تكون الإمدادات شحيحة، أو تصديرها عندما يكون لديها فائض وتحتاج الولايات المجاورة إلى الدعم.

ومن شأن توسيع الاتصال بالشبكة أن يجعل إمدادات الكهرباء في ولاية تكساس أكثر موثوقية ويمكن المولدات من تصدير الطاقة المنخفضة الكربون من مزارع الرياح والطاقة الشمسية الوفيرة في الولاية.أدى النمو السريع في توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية في ولاية تكساس إلى إنقاذ المستهلكين في الولاية مليارات الدولارات في حين كسب الكثير من المال ل أصحاب الأراضي الريفية والحكومات المحلية.

إن محطات الطاقة المتجددة المفيدة اقتصاديًا ستؤدي في النهاية إلى تشبع سوق تكساس المحدود.إن فتح الوصول إلى المستهلكين في الولايات الأخرى عن طريق ربط تكساس بالشبكات الأخرى سيستمر في تحفيز النمو الاقتصادي وخلق فرص العمل في المناطق الريفية وسيمنح شبكة الولاية شريان الحياة أثناء الأحداث المتطرفة.يُظهر بحثنا المستمر أن هذا سيكون وسيلة أرخص وأكثر نظافة لضمان الموثوقية من مجرد إضافة المزيد من محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي.

غالبًا ما يروج المسؤولون في تكساس لـ "الولاية"كل ما سبق” استراتيجية الطاقة, لكن تلك الرؤية تركز بشكل كبير على الإنتاج.ومن وجهة نظرنا، فإن النهج الذي يستخدم كل أداة في صندوق الأدوات ــ بما في ذلك الكفاءة، والاستجابة للطلب، وزيادة الاتصال بالشبكة ــ من شأنه أن يخدم الدولة بشكل أفضل.