A due anni dallo storico congelamento, il Texas è sempre più vulnerabile alle ondate di freddo e ci sono più soluzioni oltre alla semplice costruzione di centrali elettriche

Ai texani piace pensare al loro stato come la capitale energetica del mondo.Ma a metà febbraio 2021, lo stato energetico era a corto di energia.

UN intensa epidemia di clima invernale, soprannominata informalmente la tempesta invernale Uri da Weather Channel, ha spazzato gli Stati Uniti, portando neve, nevischio, pioggia gelata e temperature gelide.Il Texas è stato colpito in modo particolarmente duro, con tutte le 254 contee sotto allarme di tempesta invernale contemporaneamente.

In tutto lo stato temperature artiche sostenute congelò le centrali elettriche e le forniture di carburante, mentre la domanda di energia per il riscaldamento domestico è salita a massimi storici.Guasti a cascata nell'energia elettrica e settori del gas naturale ha lasciato milioni di persone all’oscuro per giorni.Morirono almeno 246 persone forse molti di più, e stima del danno economico raggiunto 130 miliardi di dollari.

Sistemi idrici, che richiedono energia per il pompaggio e il trattamento, inoltre furono gravemente danneggiati.Almeno 10 milioni di persone venivano avvisati di acqua bollente durante e dopo la tempesta, a volte per settimane.Residenti a basso reddito e appartenenti a minoranze, che avevano meno risorse per trovare alloggi alternativi ed effettuare riparazioni, subito gli impatti peggiori.

COME ricercatori energetici con sede in Texas, abbiamo trascorso gran parte degli ultimi due anni ad analizzare il motivo per cui lo Stato era così impreparato a questo evento e come potrebbe fare meglio.Una reazione istintiva comune ai disastri che causano interruzioni di corrente diffuse è quella di chiedere la costruzione di centrali elettriche più “stabili” – quelle che utilizzano combustibili come carbone o gas naturale e sono progettate per fornire energia a qualsiasi ora del giorno e della notte.Ma le centrali a carbone e a gas, e le relative forniture di carburante, possono fallire in modo spettacolare.

Pensiamo che sia importante pensare oltre la semplice costruzione di più centrali elettriche.I nostri risultati mettono in luce altre soluzioni che possono essere più pulite, più economiche e più veloci da attuare.

Pianificazione per l'inverno

Le analisi dopo Uri hanno rivelato che a mancanza di preparazione invernale nei settori elettrico e del gas è stata una causa fondamentale di fallimento a livello di sistema.Il legislatore del Texas ha emanato nuovi requisiti di preparazione all'inverno per i generatori di energia elettrica.Ma non è successo lo stesso per i produttori di gas naturale, che forniscono carburante a circa 200 paesi Il 40% delle centrali elettriche del Texas E non sono stati in grado di fornire durante la tempesta.

Da allora, il Texas ha registrato cali significativi nella produzione di gas naturale durante le ondate di freddo invernale di gennaio e febbraio 2022.Come accaduto nel caso di Uri, la produzione in molti pozzi di gas è stata interrotta perché l’acqua e altri liquidi che emergono in superficie con il gas naturale si sono congelati quando hanno colpito una testa del pozzo ghiacciata, creando una diga di ghiaccio e interrompendo il flusso di gas nei gasdotti.

Nel dicembre 2022, la tempesta invernale Elliott ha causato di più calo della produzione di gas, così come interruzioni di corrente in tutto il sud-est degli Stati UnitiQuesti eventi mostrano che i rischi di affidabilità invernale non sono specifici del Texas.

Le sfide del freddo

La nostra ricerca mostra che la domanda di elettricità di punta invernale in Texas, guidata dal riscaldamento elettrico degli ambienti, è diventata più sensibile alle temperature fredde negli ultimi 20 anni.Anche i picchi invernali stanno crescendo più rapidamente e sono più irregolari rispetto ai picchi estivi.Sappiamo che ogni estate sarà calda, ma non sappiamo con certezza che l’inverno sarà freddo, il che rende più difficile la pianificazione.

Il Texas è in prima linea nel passaggio nazionale al riscaldamento delle case con l’elettricità invece che con petrolio o gas.Circa il 60% delle case in Texas li utilizza entrambi pompe di calore o riscaldamento a resistenza elettrica.

Le pompe di calore spostano la domanda energetica invernale domestica dalle fonti che emettono carbonio, come il gas naturale, all’elettricità.Possono anche raffreddare gli edifici in modo più efficiente rispetto ai vecchi condizionatori.Tuttavia, le pompe di calore che non sono classificate per le basse temperature possono farlo utilizzare più energia riscaldare in inverno che rinfrescare in estate.Migliori standard minimi di efficienza possono aiutare mitigare questa sfida.

Il passaggio all’elettricità per il riscaldamento indica che nei prossimi decenni la domanda di elettricità in Texas probabilmente raggiungerà regolarmente il picco in inverno piuttosto che in estate.Nel frattempo, le stagioni intermedie a bassa domanda in primavera e autunno – i periodi in cui normalmente le centrali nucleari e a combustibile fossile vanno fuori servizio per manutenzione – si stanno accorciando, poiché le ondate di caldo iniziano prima e le tempeste invernali spingono più tardi in primavera.

Cosa facciamo adesso?

Queste tendenze rendono più difficile per i pianificatori e gli operatori della rete garantire che sia sempre disponibile una capacità di energia sufficiente, soprattutto in inverno.Oltre ad assicurarsi che il Texas disponga di sufficiente capacità di generazione online, ecco tre aree in cui riteniamo che lo stato dovrebbe fare di più:

– Promuovere l’efficienza energetica.

Attualmente l’American Council for an Energy-Efficient Economy, senza scopo di lucro, classifica il Texas 29esimo tra gli stati per le sue politiche e programmi volti al risparmio energetico e alla promozione dell’efficienza energetica.L’adozione di politiche quali codici edilizi più severi e standard minimi di efficienza degli elettrodomestici ridurrebbe le bollette energetiche dei consumatori.Inoltre si abbasserebbe picco della domanda durante eventi estremi.E se si verificano ancora interruzioni, le case ben isolate rimarranno calde o fresche più a lungo, riducendo i rischi per gli occupanti.

– Aumentare gli investimenti in risposta alla domanda.

I programmi di risposta alla domanda offrono ai clienti dell’elettricità incentivi per spegnere apparecchi non critici, come pompe per piscine o scaldabagni, per brevi periodi per ridurre il carico complessivo sulla rete durante i periodi di forte domanda.Per il bilanciamento in tempo reale della domanda e dell’offerta sulla rete, spegnere 500 megawatt di domanda non critica è funzionalmente equivalente all’accensione di una centrale elettrica da 500 megawatt.Sebbene il Texas abbia fatto alcuni progressi in questo settore, è al di sotto della media rispetto ai suoi pari.

La nostra ricerca mostra che il Texas potrebbe liberarsi 7 gigawatt o più di capacità di generazione elettrica attraverso la risposta alla domanda, che raddoppierebbe ciò che ha a disposizione oggi.

Aumentare la risposta alla domanda può essere più economico che costruire nuove centrali elettriche.Mentre un nuovo parco eolico o solare potrebbe costare 1.000 dollari o più per kilowatt di capacità di generazione, i programmi di risposta alla domanda costano circa $ 200 per kilowatt della domanda che può essere disattivata.

È anche più veloce.I tecnici possono installare migliaia di termostati o interruttori di apparecchi controllabili a distanza in pochi mesi, rispetto agli anni di tempo necessari per localizzare, concedere licenze e costruire nuove centrali elettriche.

– Collegare la rete elettrica isolata del Texas alle interconnessioni occidentali e orientali.

La maggior parte dell'elettricità negli Stati Unitiviene generato e venduto su due grandi griglie che coprono quasi tutti i 48 stati inferiori.Il Texas ha mantenuto il suo propria griglia all'interno dei confini di stato come un modo per ridurre al minimo la regolamentazione federale del settore energetico.Sebbene ci siano alcuni legami di corrente continua molto deboli con quelle reti, i servizi pubblici del Texas non possono importare quantità significative di energia quando le forniture sono scarse, o esportarla quando hanno un surplus e gli stati vicini hanno bisogno di sostegno.

Una connettività di rete ampliata renderebbe la fornitura di elettricità in Texas più affidabile e consentirebbe ai generatori di esportare energia a basse emissioni di carbonio dai numerosi parchi eolici e solari dello stato.La rapida crescita della produzione eolica e solare in Texas ha salvato i consumatori dello stato miliardi di dollari guadagnando un sacco di soldi per proprietari terrieri rurali e governi locali.

Queste centrali rinnovabili economicamente vantaggiose finiranno per saturare il mercato limitato del Texas.L’apertura dell’accesso ai consumatori di altri stati collegando il Texas ad altre reti continuerebbe a stimolare la crescita economica e la creazione di posti di lavoro nelle aree rurali e darebbe alla rete statale un’ancora di salvezza durante gli eventi estremi.La nostra ricerca in corso mostra che questo sarebbe un modo più economico e più pulito per garantire l’affidabilità rispetto alla semplice aggiunta di più centrali elettriche a gas naturale.

I funzionari del Texas spesso pubblicizzano lo stato "tutto quanto sopra” strategia energetica, ma quella visione si concentra fortemente sulla produzione.A nostro avviso, un approccio che utilizzi tutti gli strumenti a disposizione – compresa l’efficienza, la risposta alla domanda e una maggiore connettività alla rete – sarebbe più utile allo Stato.