В центральной части США «дикая» погода. Аномальная жара, ураганы, засухи и морозы — это норма для штатов в этом регионе. Обычно коммунальные службы готовы ко многому, но не в этот раз, когда резкое снижение температуры совпало с высокой влажностью.

Мороз и вода вывели из строя половину ветряных генераторов в штате Техас, что лишило энергосистему последних запасов прочности, и начались отключения.

Начиная с минувших выходных Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) и оператор Southwest Power Pool, который обслуживает 14 штатов в центральной части США, затребовали и ввели веерные отключения, чтобы не произошло глобального коллапса энергетической системы. В частности, в Техасе 60 % домохозяйств отапливается электричеством, а остальные — природным газом. Это увеличило потребление электричества на фоне остановки части мощностей на энергии ветра. Условия этой зимой оказались хуже того, к чему ERCOT был готов.

Поскольку пик потребления электричества в Техасе и в центральных штатах обычно приходится на лето, когда массово включаются кондиционеры, электростанции, работающие на угле или природном газе, в зимние месяцы часто останавливаются на плановое техническое обслуживание. Эта зима не стала исключением. К моменту неожиданно резкого похолодания многие из «ископаемых» электростанций были остановлены и не могли начать работу просто по требованию. На запуск агрегатов требуется время, особенно в случае угольных электростанций.

В то же время специалисты указывают, что у электростанций на угле, газе и у атомных есть слабое место — это потребность в большом объёме воды для охлаждения агрегатов. Изменение климата в сторону потепления приведёт к снижению запасов пресной воды и к невозможности производить энергию с помощью ископаемого топлива в прежнем объёме. И если сейчас они рассматриваются как сиюминутное спасение, то в будущем их работа приведёт к необратимым и пагубным последствиям.

Следует добавить, что современные методы прогнозирования погоды становятся лучше с каждым годом, чему помогают как лучшее компьютерное моделирование, так и обилие инструментов для наблюдений, включая спутники. Улучшение прогнозирования позволит в идеале настолько точно предсказывать погоду, что службы по распределению электроэнергии смогут буквально по минутам управлять поставками и мощностями.

Гибкость даст больше запаса системе. Например, службы смогут рассылать потребителям сообщения с просьбой запустить обогрев дома до наступления резких морозов, чтобы растянуть пик потребления по времени. Это также позволит рассылать предупреждения компаниям, чтобы они отключали предприятия в преддверии пиков. Фактически современные технологии позволяют управлять оповещением и распределением потребления энергии в реальном времени.

Казалось бы, Техас имеет множество источников энергии и достаточно защищён от проблем с электрогенерацией. В штате добывается газ и растёт производство электричества с помощью энергии солнца и ветра. За последние 15 лет штат диверсифицировал свой топливный баланс: потребление угля снизилось, доли ветряной и солнечной энергии выросли, а использование ядерной энергии и природного газа осталось без изменений. Коллапс может случиться только при сочетании редких погодных факторов.

В 2011 году во время резкого похолодания в Техасе выросло потребление природного газа населением. Рост был настолько существенным, что давление в трубе упало, и электростанции на природном газе начали снижать производительность. Зима 2011 года даже без доли возобновляемой энергетики сопровождалась в штате веерными отключениями.

С углём тоже не всё в порядке. Большая часть угля, сжигаемого на электростанциях Техаса, поступает из Вайоминга через разветвленную железнодорожную сеть, которая может быть нарушена, если мост или участок пути выйдут из строя или будут в стадии ремонта. Коммунальные предприятия хранят уголь в штабелях около своих электростанций в течение 30 или более дней, но в случае серьёзных проблем с погодой даже это не спасёт, как, например, произошло в 2017 году, когда ураган Харви затопил Хьюстон.

Всё это подчёркивает важность диверсификации, но всегда случается то, чего не ждёшь или не планируешь, как произошло нынешней зимой. В штате ушли от угля и с 2011 года в три раза увеличили мощность ветрогенерации. Как мы теперь знаем, это не спасло. Тем более, что источники сообщают о нехватке природного газа, отчего в Техасе отключено около 30 % генерирующих мощностей. Отключение ветряков стало той соломинкой, которая перебила хребет верблюду — лишило даже призрачных резервов генерации.

В других штатах свои риски. В целом в США увеличивается количество отключений электроэнергии, связанных с погодными условиями, поскольку изменение климата вызывает более сильные штормы и перепады температур. Подобные процессы заставляют в северных штатах повышать надёжность систем генерации за счёт использования методов, обычных в южных штатах, а в южных, наоборот, адаптировать свои сети и системы под погоду, свойственную северным штатам.

Недавно, кстати, веерные отключения были в Калифорнии. В этом штате серьёзная проблема с устаревшей распределительной системой. Летом провода провисают, а зимой рвутся летящими от ураганов деревьями и ветвями. Дополнительно в Калифорнии старение сетей передачи и распределения вызывает лесные пожары, что представляет собой растущий риск, поскольку последствия изменения климата вызывают в регионе частые засухи. Но сети мало где меняют. Оператор предпочитает просто отключать подачу энергии на периоды пожароопасности.