Dos años después de su histórica helada, Texas es cada vez más vulnerable a las olas de frío, y hay más soluciones que simplemente construir plantas de energía.

A los tejanos les gusta pensar en su estado como la capital energética del mundo.Pero a mediados de febrero de 2021, el estado energético se quedó sin energía.

Un intenso brote de clima invernal, informalmente denominada Tormenta Invernal Uri por el Weather Channel, arrasó los EE. UU., trayendo nieve, aguanieve, lluvia helada y temperaturas gélidas.Texas se vio especialmente afectada, con los 254 condados bajo advertencia de tormenta invernal al mismo tiempo.

En todo el estado, temperaturas árticas sostenidas Congeló plantas de energía y suministros de combustible., mientras que la demanda de energía para calefacción doméstica aumentó a máximos históricos.Fallas en cascada en el suministro eléctrico y sectores del gas natural dejó a millones de personas en la oscuridad durante días.Al menos 246 personas murieron. posiblemente muchos más, y estimaciones de daños económicos daños alcanzados 130 mil millones de dólares.

Sistemas de agua, que requieren energía para bombeo y tratamiento, también sufrieron graves daños.Al menos 10 millones de personas Estuvieron bajo avisos de hervir el agua durante y después de la tormenta, a veces durante semanas.Los residentes de bajos ingresos y de minorías, que tenían menos recursos para encontrar viviendas alternativas y hacer reparaciones, sufrió los peores impactos.

Como investigadores de energía con sede en Texas, hemos pasado gran parte de los últimos dos años analizando por qué el estado no estaba tan preparado para este evento y cómo puede hacerlo mejor.Una reacción instintiva común ante los desastres que causan cortes de energía generalizados es pedir la construcción de centrales eléctricas más “firmes”, aquellas que utilizan combustibles como el carbón o el gas natural y están diseñadas para suministrar energía en cualquier momento del día o de la noche.Pero las plantas de carbón y gas, y sus suministros de combustible, pueden fracasar espectacularmente.

Creemos que es importante pensar más allá de simplemente construir más centrales eléctricas.Nuestros hallazgos destacan otras soluciones que pueden ser más limpias, más baratas y más rápidas de implementar.

Planificando para el invierno

Los análisis posteriores a Uri revelaron que un falta de preparación para el invierno en los sectores de electricidad y gas fue una causa crítica de fallas en todo el sistema.La legislatura de Texas promulgó nuevos requisitos de preparación para el invierno para generadores de electricidad.Pero no hizo lo mismo con los productores de gas natural, que suministran combustible a aproximadamente 40% de las centrales eléctricas de Texas y no pudimos entregar durante la tormenta.

Desde entonces, Texas experimentó caídas significativas en la producción de gas natural durante las olas de frío invernal de enero y febrero de 2022.Como sucedió durante Uri, la producción en muchos pozos de gas se detuvo porque el agua y otros líquidos que salen a la superficie con el gas natural se congelaron cuando golpearon una boca de pozo congelada, creando una presa de hielo y deteniendo el flujo de gas hacia las tuberías.

En diciembre de 2022, la tormenta invernal Elliott provocó más caídas en la producción de gas, así como cortes de energía en todo el sudeste de EE. UU.Estos eventos muestran que los riesgos de confiabilidad invernal no son específicos de Texas.

Desafíos del clima frío

Nuestra investigación muestra que la demanda máxima de electricidad en invierno en Texas, impulsada por la calefacción eléctrica, se ha vuelto más sensible a las temperaturas frías durante los últimos 20 años.Los picos invernales también están creciendo más rápido y son más erráticos que los picos estivales.Sabemos que todos los veranos serán calurosos, pero no sabemos con certeza si el invierno será frío, lo que dificulta la planificación.

Texas está a la vanguardia de un cambio nacional hacia la calefacción de hogares con electricidad en lugar de petróleo o gas.Alrededor del 60% de los hogares en Texas usan cualquiera de los dos. bombas de calor o calefacción por resistencia eléctrica.

Las bombas de calor desplazan la demanda de energía invernal de los hogares de fuentes que emiten carbono, como el gas natural, a electricidad.También pueden enfriar edificios de manera más eficiente que las unidades de aire acondicionado más antiguas.Sin embargo, las bombas de calor que no están clasificadas para bajas temperaturas pueden usar más energía calentar en invierno que enfriar en verano.Mejores estándares mínimos de eficiencia pueden ayudar mitigar este desafío.

El cambio a la electricidad para calefacción indica que dentro de las próximas décadas, la demanda de electricidad en Texas probablemente alcanzará su punto máximo en invierno en lugar de verano.Mientras tanto, las temporadas intermedias de menor demanda en primavera y otoño (las épocas en que las plantas de energía nuclear y de combustibles fósiles normalmente se desconectan por mantenimiento) se están acortando, a medida que las olas de calor comienzan antes y las tormentas invernales empujan. más tarde en la primavera.

¿Qué hacemos ahora?

Estas tendencias hacen que sea más difícil para los planificadores y operadores de redes garantizar que siempre haya suficiente capacidad de energía disponible, especialmente en invierno.Además de garantizar que Texas tenga suficiente capacidad de generación en línea, aquí hay tres áreas en las que creemos que el estado debería hacer más:

– Promover la eficiencia energética.

Actualmente, el Consejo Americano para una Economía Energéticamente Eficiente, una organización sin fines de lucro, clasifica a Texas como 29 entre los estados por sus políticas y programas para ahorrar energía y promover la eficiencia energética.La adopción de políticas como códigos de construcción más estrictos y estándares mínimos de eficiencia de los electrodomésticos reduciría las facturas de energía de los consumidores.También bajaría demanda pico durante eventos extremos.Y si los apagones persisten, las casas bien aisladas permanecerán calientes o frías por más tiempo, lo que reducirá los riesgos para sus ocupantes.

– Incrementar la inversión en respuesta a la demanda.

Los programas de respuesta a la demanda ofrecen a los clientes de electricidad incentivos para apagar aparatos no críticos, como bombas de piscina o calentadores de agua, durante períodos cortos para reducir la carga general de la red durante períodos de alta demanda.Para equilibrar la oferta y la demanda en tiempo real en la red, apagar 500 megavatios de demanda no crítica es funcionalmente equivalente a encender una planta de energía de 500 megavatios.Si bien Texas ha logrado algunos avances en esta área, está por debajo del promedio en relación con sus pares.

Nuestra investigación muestra que Texas podría liberar 7 gigavatios o más de capacidad de generación eléctrica a través de la respuesta a la demanda, lo que duplicaría lo que tiene disponible hoy.

Aumentar la respuesta a la demanda puede ser más barato que construir nuevas centrales eléctricas.Mientras que un nuevo parque eólico o solar podría costar 1.000 dólares o más por kilovatio de capacidad de generación, los programas de respuesta a la demanda cuestan alrededor de $200 por kilovatio de demanda que se puede apagar.

También es más rápido.Los técnicos pueden instalar miles de termostatos o interruptores de electrodomésticos controlables remotamente en meses, en comparación con los años de tiempo necesarios para ubicar, otorgar licencias y construir nuevas plantas de energía.

– Conectar la red eléctrica aislada de Texas a las interconexiones occidental y oriental.

La mayor parte de la electricidad en EE.UU.se genera y vende en dos grandes redes que cubren casi todos los 48 estados inferiores.Texas ha mantenido su propia red dentro de las fronteras estatales como una manera de Minimizar la regulación federal de su sector energético..Si bien existen algunos vínculos de corriente continua muy débiles con esas redes, las empresas de servicios públicos de Texas no pueden importar cantidades significativas de energía cuando el suministro es escaso, ni exportarla cuando tienen un excedente y los estados vecinos necesitan apoyo.

La ampliación de la conectividad de la red haría que el suministro de electricidad en Texas fuera más confiable y permitiría a los generadores exportar energía baja en carbono de los abundantes parques eólicos y solares del estado.El rápido crecimiento de la generación eólica y solar en Texas ha salvado a los consumidores del estado miles de millones de dólares mientras gana mucho dinero para Propietarios rurales y gobiernos locales..

Esas plantas de energía renovable económicamente beneficiosas eventualmente saturarán el limitado mercado de Texas.Abrir el acceso a los consumidores en otros estados conectando Texas a otras redes continuaría estimulando el crecimiento económico y la creación de empleo en áreas rurales y le daría a la red estatal un salvavidas durante eventos extremos.Nuestra investigación en curso muestra que esta sería una forma más barata y limpia de garantizar la confiabilidad que simplemente agregar más plantas de energía de gas natural.

Los funcionarios de Texas a menudo promocionan el estado "todo lo anterior” estrategia energética, pero esa visión se centra en gran medida en la producción.En nuestra opinión, un enfoque que emplee todas las herramientas disponibles –incluida la eficiencia, la respuesta a la demanda y una mayor conectividad de la red– sería mejor para el Estado.