Toen de temperatuur in Minneapolis tijdens de polaire vortex van januari 2019 daalde tot 27 graden onder nul, het nutsbedrijf Xcel Energy drong er bij alle klanten in Minnesota op aan hun thermostaten te verlagen om aardgas te besparen dat nodig is voor stroomopwekking. in Michigan, waar het ook kouder was dan de Noordpool, General Motors sloot zelfs meerdere fabrieken uit voorzorg tegen uitval.

Dit lijkt misschien een paradox. Amerikaanse gasproductie op recordhoogte en de elektriciteitsopwekking uit hernieuwbare bronnen groeit in een recordtempo.

Als technisch econoom die elektriciteitsmarkten en brandstoftoevoerketens bestudeert, Ik zoek naar manieren om de energievoorziening op peil te houden ondanks steeds onzekerder en extremer weer. Ik bewerk ook een wetenschappelijk tijdschrift dat gewijd is aan het analyseren van de kosten, voordelen en risico's van kapitaalinvesteringen. Op basis van wat ik heb gezien, het flexibeler maken van elektrische opwekking en het vergroten van de toegang tot opgeslagen gas zou de beste manier zijn om de lichten aan te houden zonder warmte op te offeren wanneer koude snaps toeslaan.

Meer vermogen uit gas

Het gastekort van 2019 was slechts het meest recente in een reeks vergelijkbare situaties. Eerdere polaire vortexen in 2013 en 2014 troffen New England bijzonder hard. De "bomcycloon" die de oostkust in de winter van 2018 trof, zorgde voor overbelaste voorraden, waardoor de gasprijzen stijgen.

Het is niet alleen dat periodes van extreem weer erger worden en vaker voorkomen, ook al zijn ze. Het elektriciteitsnet maakt steeds meer gebruik van aardgas.

Veel van de oudere kolengestookte generatoren die met pensioen gaan, worden vervangen door gasgestookte generatoren en hernieuwbare bronnen zoals wind- en zonne-energie. Het aandeel van elektriciteit op aardgas steeg in 2017 van 18 procent naar 32 procent in 1990, het aandeel van kolen daalde in dezelfde periode van 76 procent naar 30 procent.

Aardgas kost veel minder dan vroeger, en gasgestookte generatoren zijn flexibeler. Het is veel gemakkelijker om gasgestookte centrales aan en uit te zetten, bijvoorbeeld, dan kernreactoren. Bovendien, aardgascentrales kunnen de productie snel verhogen of verlagen om de onvermijdelijke variabiliteit in elektriciteitsopwekking door windturbines en zonnepanelen weg te werken - wanneer de zon niet schijnt en de wind niet waait.

Aangezien hernieuwbare energie een groter aandeel heeft in de elektriciteitsopwekking, elektriciteitsproductie uit gas zal naar verwachting blijven groeien, te.

Geen gemakkelijke vervanging

Het meeste gas verwarmt huizen en commerciële eigendommen en voedt de productie van alles, van krantenpapier tot aluminium en ingeblikte tonijn. Na jaren van groei, elektriciteitsopwekking verbruikt nog steeds slechts ongeveer een derde van al het gasverbruik in de Verenigde Staten.

En, terwijl nutsbedrijven verschillende keuzes kunnen maken, er is geen gemakkelijke of onmiddellijke manier om een ​​vervanging te vinden voor andere toepassingen, vooral niet als ze een relatief schone bron willen. Verwarmingssystemen kosten veel tijd en geld om om te bouwen voor huiseigenaren, en voor fabrikanten is het nog moeilijker.

Om serviceonderbrekingen te voorkomen, de meeste grote industriële en commerciële gebruikers, evenals lokale gasbedrijven, vaste contracten op te stellen die de levering van het gas garanderen dat ze nodig hebben.

De contracten voor gas voor de opwekking van elektriciteit zijn anders. Veel energiebedrijven, vooral in het noordoosten en middenwesten, "onderbreekbare contracten" hebben met gasleveranciers. Door deze regelingen kunnen zij lagere prijzen betalen waardoor zij kunnen concurreren op de groothandelsmarkten voor elektriciteit, maar heb een keerzijde. Ze geven die bedrijven een lagere prioriteit dan andere klanten voor gaslevering.

De elektriciteitsindustrie en haar regelgevers kunnen zien dat klanten hun thermostaten niet op 65 graden of minder willen zetten tijdens bitter koud weer. En inderdaad, ze hebben maatregelen genomen om de kwetsbaarheid van het net voor gasknelpunten te verminderen, bijvoorbeeld door de timing van de groothandelsmarkten voor elektriciteit aan te passen om elektriciteitscentrales te helpen extra gas te kopen wanneer ze dat nodig hebben. En betere communicatie verbetert de voorspellingen over de vraag en maakt het voor elektriciteitscentrales gemakkelijker om eerder te leren over leveringsonderbrekingen.

Investeringen op lange termijn

Cold snaps vergroten de behoefte aan zowel elektriciteit als aardgas om tegelijkertijd huizen en bedrijven te verwarmen, waardoor de groothandelsprijzen voor elektriciteit stijgen terwijl de exploitanten van de elektriciteitsmarkt zich inspannen om het net soepel te laten werken.

De vraag naar elektriciteit fluctueert met het uur, dag en seizoen, slechts af en toe vergroot door zware weersomstandigheden, en de variabiliteit in hernieuwbare opwekkingsverbindingen schommelt in de vraag naar gasgestookte elektriciteitscentrales. In plaats van pijpleidingen aan te leggen die slechts zelden op volle capaciteit zullen worden gebruikt, het is zinvol om te investeren in flexibiliteit zodat het opweksysteem zich gemakkelijker kan aanpassen aan veranderingen in de elektriciteitsvraag en het brandstofaanbod.

Hoewel ze de kleinhandelsprijzen voor elektriciteit niet onmiddellijk zullen verhogen, deze prijspieken op korte termijn wijzen op de noodzaak, en geef de motivering, voor investeringen op langere termijn om tariefstijgingen of zelfs stroomonderbrekingen te voorkomen.

Een dergelijke strategie is om gasgeneratoren om te bouwen voor dual-fuel capaciteit. praktisch, dit betekent het bouwen van een opslagtank voor een andere brandstof, zoals olie, samen met de leidingen en andere apparatuur om het in de kamer te injecteren waar de brandstof wordt verbrand. Het is een aanzienlijke investering, maar op die manier, wanneer extreem weer ervoor zorgt dat de vraag naar gas de capaciteit van de beschikbare pijpleidingen overtreft, centrales kunnen tijdelijk overschakelen op een alternatieve brandstof.

Net als elke vorm van inventaris, of het nu gaat om papieren bekers of wieldoppen, zal verstoringen in de toeleveringsketen helpen voorkomen, opgeslagen gas kan ook de stroom laten stromen. Onderzoek dat ik deed met George Gross toonde aan dat investeringen om de capaciteit van gasopslagfaciliteiten uit te breiden het risico op hoge elektriciteitsprijzen effectiever verlaagden dan retrofits met dual-fuel.

Grote hoeveelheden aardgas opslaan is niet zonder risico, zoals inwoners van Zuid-Californië in 2015 leerden. Lekken uit de opslagfaciliteit van Aliso Canyon in Los Angeles maakten omwonenden ziek en veroorzaakten een enorme uitstoot van broeikasgassen.

Maar ik geloof nog steeds dat een besneeuwde gasreserve de beste manier is om de lichten aan te houden als de temperatuur tot extreem lage temperaturen daalt.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.