Colorado ist der jüngste Bundesstaat, der versucht, das Stromnetz abzuschalten, um Waldbrände zu verhindern – ein komplexer, technischer Vorgang, der erstmals in Kalifornien durchgeführt wurde

Die USAStromnetz ist das größte und komplexeste Maschine, die jemals gebaut wurde.Das ist es auch Altern und darunter zunehmender Stress durch klimabedingte Katastrophen wie Waldbrände, Hurrikane und Hitzewellen.

Im letzten Jahrzehnt spielten Stromnetze eine Rolle Waldbrände in mehreren Bundesstaaten, darunter Kalifornien, Hawaii, Oregon und Minnesota.Wenn die Windgeschwindigkeit hoch und die Luftfeuchtigkeit niedrig ist, können elektrische Infrastrukturen wie oberirdische Stromleitungen in die Vegetation eindringen oder Funken gegen andere Komponenten schlagen und so einen Brand auslösen, der sich bei starkem Wind ausbreitet.

Unter extremen Bedingungen entscheiden sich Energieversorger möglicherweise dafür, Teile des Netzes in ihren Versorgungsgebieten vom Strom zu trennen, um das Risiko von Waldbränden zu verringern.Diese als öffentliche Sicherheitsabschaltungen bezeichneten Ausfälle ereigneten sich hauptsächlich in Kalifornien, wo es zu Waldbränden kam größer und zerstörerischer in den letzten Jahrzehnten.

Am 5. und 6. April 2024 führte der Energieversorger Xcel Energy aus Colorado die Untersuchungen dieses Staates durch erste öffentliche Sicherheitsabschaltung, Stromzufuhr zu Tausende von Kunden vor einem heftigen Sturm.Beamte und Xcel-Kunden beschwerten sich darüber nicht genügend Warnung oder Erklärung erhalten hatte.GouverneurJared Polis hat die staatlichen Regulierungsbehörden dazu angewiesen den Vorfall untersuchen und bessere Verfahren für die Zukunft vorschlagen.

Ich bin ein Elektro- und Computeringenieur, und untersuchen den effizienten Betrieb von Stromnetzen.Ich lebe auch in Boulder County, wo es zu einem vom Wind verursachten Waldbrand kam zerstörte im Jahr 2021 mehr als 1.000 Häuser.Diese Abschaltungen werden wahrscheinlich an immer mehr Orten häufiger vorkommen klimabedingte Wetterextreme Spannungsalterung von Netzkomponenten.Daher ist es wichtig, die Abschaltpläne der Versorgungsunternehmen für die öffentliche Sicherheit zu verstehen und zu bewerten.

Ein kompliziertes System

Das Abschalten und Wiedereinschalten des Stroms – in der Sprache der Energieversorger bedeutet Abschalten und Wiedereinschalten – erfordert mehr als nur das Umlegen eines Schalters.Das Stromnetz ist ein komplexes System hält das Gleichgewicht in Echtzeit aufrecht zwischen dem Strom, der von den Erzeugungsanlagen einfließt und an die Kunden abfließt.

Stromleitungen haben nicht die Kapazität, Strom für den späteren Gebrauch zu speichern – er muss sofort verbraucht werden.Dadurch unterscheidet sich das Netz von anderen kritischen Infrastrukturen.Wassernetze können Wasser in ihren Rohren halten, und Straßen können Autos im Stillstand unterstützen, wenn der Verkehr nicht fließen kann.

Da das Netz keinen Strom speichern kann, muss die Abschaltung und Wiedereinspeisung schrittweise erfolgen, um sicherzustellen, dass sich die Nachfrageseite des Stromnetzes nicht zu schnell ändert, als dass sich die Angebotsseite daran anpassen könnte.Kraftwerke können nicht sofort eingeschaltet werden: Einige können innerhalb von Minuten starten, während andere Stunden dauern, abhängig von ihrem Alter, ihrer Bauart und der Art des verwendeten Kraftstoffs.Und sie können ihre Leistung im Allgemeinen nicht per Knopfdruck von 10 % ihrer Erzeugungskapazität auf 90 % steigern.

Wenn ein Energieversorger nach einem Ausfall die Stromversorgung wiederherstellt, führt dies zu einem großen, sofortigen Anstieg des Stromverbrauchs, da die Geräte in vielen Haushalten wieder eingeschaltet werden.Auch das Netz braucht Zeit, um sich an diesen Nachfrageschub anzupassen.Und Energieversorger können Stromleitungen visuell auf Schäden prüfen, bevor sie die Stromversorgung wiederherstellen.

Der Komplexität lokaler Netze kann den Eindruck erwecken, dass diese Ausfälle ungleichmäßig oder willkürlich umgesetzt werden.Der Verteiltransformator, der Ihr Haus mit Strom versorgt, ist möglicherweise vollständig elektrisch von dem Transformator getrennt, der Ihren Nachbarn auf der anderen Straßenseite versorgt, sodass Ihr Block im Dunkeln bleibt, während die Lichter im nächsten Block eingeschaltet bleiben.

Und ein Energieversorger kann den Strom abschalten, weil irgendwo in seinem Netzwerk ein Risiko besteht, das die Kunden nicht sehen können.Es ist für Energieversorger nicht immer möglich, die Bereiche, in denen es zu Stromausfällen kommt, genau abzustimmen.

Erstellung von Stillstandsplänen

Kalifornien war eine Art Testumgebung für Stromabschaltungen im öffentlichen Bereich.Die öffentliche Versorgungskommission des Staates genehmigte sie im Jahr 2012 als eine Möglichkeit, die potenziellen Auswirkungen von durch Versorgungsanlagen verursachten Waldbränden abzumildern, und hat Vorschriften erlassen, die regeln, wann Versorgungsunternehmen Stromleitungen stromlos schalten können.Die Vorschriften sehen vor, dass Energieversorger ihre Kunden im Voraus benachrichtigen und innerhalb von 10 Tagen nach jedem geplanten Stromausfall detaillierte Berichte vorlegen müssen.

Millionen Kalifornier haben diese Schließungen im letzten Jahrzehnt erlebt.Eine Untersuchung von PSE Healthy Energy, einem unabhängigen Forschungsinstitut, aus dem Jahr 2023 ergab, dass die am stärksten betroffenen Landkreise, hauptsächlich in Südkalifornien, im Durchschnitt liegen Jährlich kommt es zu vier bis fünf Ausfällen im Bereich der öffentlichen Sicherheit, die im Durchschnitt 48 Stunden dauern.

Oregon ist diesem Beispiel gefolgt, Verabschiedung von Regeln zur Abschaltung der öffentlichen Sicherheit im Jahr 2022, aber viele andere Gerichtsbarkeiten verfügen noch nicht über formelle Protokolle.Stattdessen liegen diese kritischen Entscheidungen bei den Versorgungsunternehmen.Die Entwicklung ausgefeilter Pläne für Ausfälle im Bereich der öffentlichen Sicherheit erfordert umfassende Kenntnisse über das Gebiet eines Versorgungsunternehmens und eine genaue Einschätzung, welche Zonen Hochrisikogebiete sind.

Versorgungsunternehmen verfügen jedoch nicht immer über zahlreiche Sensoren in Niederspannungsverteilungsnetzen – dem Teil des Systems, der die Nachbarschaft mit Strom versorgt – und es mangelt ihnen möglicherweise an einer äußerst detaillierten Kontrolle über einzelne Komponenten.Tatsächlich kommt es häufig zu ungeplanten Ausfällen manuell gemeldet.Viele Versorgungsunternehmen installieren intelligente Zähler, einige davon auch Ausfälle automatisch melden zurück zum Dienstprogramm.

Stromversorger ergreifen auch andere Maßnahmen, um ihre Netze gegen Katastrophen zu stärken, wie z Stromleitungen vergraben.Je nach Standort kann diese Strategie jedoch leicht bis zu 1 Million US-Dollar pro Meile für Niederspannungsverteilungsnetze kosten Millionen Dollar pro Meile für Hochspannungsleitungen.Diese Projekte erfordern komplizierte Kosten-Nutzen-Berechnungen, und ihre Kosten werden letztendlich auf die Stromverbraucher übertragen.

Vorbereitung auf Stromabschaltungen zur öffentlichen Sicherheit

Für manche Menschen ist der Stromausfall eine geringfügige Unannehmlichkeit.Für andere kann es den Unterschied zwischen Leben und Tod bedeuten, wenn sie Strom benötigen, um lebenswichtige Medikamente gekühlt aufzubewahren tragbarer Sauerstoffkonzentrator oder die Temperatur zu Hause in einem sicheren Bereich halten.

Versorgungsunternehmen sollten bei jedem Schritt einer öffentlichen Sicherheitsabschaltung mit den Kunden in Kontakt bleiben, beginnend damit, sie darauf hinzuweisen, wichtige Geräte aufzuladen und mitzunehmen weitere vorbereitende Schritte.Sie sollten auch Personen mit gesundheitlichen Problemen oder anderen Problemen, die einen Zugang zu Strom erfordern, aus der Blackout-Zone verlegen.

Um diese Art der Zusammenarbeit zu ermöglichen, benötigen Versorgungsunternehmen einen besseren Einblick in den Zustand des Verteilnetzes, detailliertere Modelle ihrer Systeme sowie verbesserte Mess- und Erfassungsstrategien, die ihnen bei der Entwicklung genauer und detaillierterer Bewertungen des Waldbrandrisikos helfen können.

Schließlich müssen die Versorgungsunternehmen ihre Entscheidungen transparenter machen.Niemand verliert gerne Strom, daher ist es für Tarifzahler wichtig zu verstehen, warum und wie es zu diesen Ausfällen kommt und was ihr Energieversorger unternimmt, um Strom so sicher und zuverlässig wie möglich bereitzustellen.