Extreme hitte stelt het elektriciteitsnet van North Carolina op de proef als nooit tevoren, met driecijferige temperaturen waardoor bewoners deze zomer recordbrekende hoeveelheden elektriciteit verbruiken.

Duke Energy heeft onlangs aangekondigd dat klanten in North Carolina en South Carolina op 15 juni 2022 een nieuw zomerrecord voor elektriciteitsverbruik van 21.086 megawatt hebben gevestigd.

De aankondiging komt op een moment dat hittegolven over de Verenigde Staten razen en stroomstoringen veroorzaken in verschillende delen van het land als gevolg van de toegenomen vraag naar elektriciteit.

"Extreme hitte veroorzaakt een toename van de vraag omdat iedereen airconditioning gebruikt om koel te blijven", zegt Jordan Kern, een assistent-professor bosbouw en milieuhulpbronnen bij NC State.

Een hittegolf is een periode van abnormaal warm weer die doorgaans twee of meer dagen duurt.

Kern, die kwetsbaarheidsbeoordelingen van elektriciteitsnetten uitvoert, voegde eraan toe dat extreme hitte transmissielijnen kan overweldigen en zelfs kan laten doorzakken - een gevolg van het uitzetten van het metaal erin.

Deze factoren, in combinatie met een stijgende vraag, kunnen leiden tot gedeeltelijke uitval en voortschrijdende stroomuitval - wanneer een nutsbedrijf tijdelijk de stroom voor verschillende gebieden afsluit om overbelasting van het net te voorkomen.

Helaas zullen elektriciteitsnetten in het hele land de komende decennia met nog meer vraag naar elektriciteit te maken krijgen, aangezien de klimaatverandering het zomerseizoen verlengt en hittegolven frequenter en intenser maakt.

Onze opwarmende wereld

Onderzoek toont aan dat de zomers in de VS en andere delen van het noordelijk halfrond tegen het jaar 2100 bijna zes maanden kunnen duren als de uitstoot van broeikasgassen ongecontroleerd blijft.

Het is ook algemeen bekend dat de zomertemperaturen stijgen, waarbij het aantal jaarlijkse hittegolven in de VS toenam van twee per jaar in de jaren zestig tot zes per jaar in de jaren 2010.

Een rapport van het North Carolina Institute for Climate Studies voorspelt dat de jaarlijkse gemiddelde temperatuur van de staat tegen 2100 zou kunnen stijgen van 2 tot 10 graden Fahrenheit, afhankelijk van de uitstoot van broeikasgassen.

Volgens gegevens die zijn geanalyseerd door de non-profitorganisatie Climate Central zijn de gemiddelde zomertemperaturen voor de Triad-regio alleen al sinds 1970 met bijna 3 graden Fahrenheit gestegen.

Met stijgende temperaturen zal het risico op stroomuitval in sommige regio's van het land waarschijnlijk toenemen, aldus Kern. Uit onderzoek blijkt dat stroomuitval sinds 2015 al met 60% is toegenomen.

"Als we toekomstige klimaatprojecties gebruiken om te vragen of het net over 10 tot 15 jaar elektriciteit aan mensen kan leveren, is het antwoord soms nee", zei Kern. "Maar dat betekent niet noodzakelijk dat we zonder stroom komen te zitten."

Kern voegde eraan toe dat nutsbedrijven extra infrastructuur zullen moeten bouwen om elektriciteitsnetten te beschermen tegen stijgende temperaturen, vooral nu de elektrische belasting in de zomer de komende decennia mogelijk met 15% zal toenemen.

Verduistering aan de horizon

Het Amerikaanse elektrische systeem bestaat uit drie grote netwerken die de onderste 48 staten overspannen:de Eastern Interconnection, de Western Interconnection en de Electric Reliability Council of Texas.

In een recente beoordeling gaf de American Society of Civil Engineers het Amerikaanse elektrische systeem een ​​C-klasse, waarbij werd opgemerkt dat een groot deel van de infrastructuur veroudert en grotendeels niet bestand is tegen extreme weersomstandigheden.

Kern zei dat zelfs gematigde streken van de VS waar extreme hitte ongewoon is, zoals de Pacific Northwest, waarschijnlijk te maken zullen krijgen met problemen met de betrouwbaarheid van het net naarmate de jaarlijkse gemiddelde temperaturen stijgen.

"Mensen die in deze regio's wonen, zijn niet te veel afhankelijk van airconditioning, maar als hittegolven in de zomer vaker voorkomen, kunnen steeds meer mensen het in hun huis installeren", zei Kern. "Dat zou uiteindelijk die netten belasten omdat de vraag groter zou zijn dan het aanbod."

Vorig jaar, toen een hittegolf driecijferige temperaturen naar het noordwesten van de Stille Oceaan bracht, begon Avista, een nutsbedrijf dat stroom levert aan 340.000 mensen in het oosten van Washington en het noorden van Idaho, met voortschrijdende stroomuitval.

Doorlopende stroomonderbrekingen worden vaak geïnitieerd door nutsbedrijven om het elektriciteitsnet in stand te houden wanneer alle andere noodmaatregelen er niet in zijn geslaagd een totale uitschakeling te voorkomen, wat dodelijk kan zijn in het geval van een hittegolf.

Hittegolven zijn een van de meest voorkomende oorzaken van weersgerelateerde sterfgevallen in de VS. De historische hittegolf in de Pacific Northwest heeft zelfs bijna 200 mensen in Oregon en Washington gedood.

"Het is gevaarlijk voor mensen om stroom te verliezen tijdens een hittegolf," zei Kern. "Een betrouwbaar elektriciteitsnet kan het verschil zijn tussen leven en dood."

Op weg naar de toekomst

North Carolina heeft nooit rollende black-outs hoeven te implementeren, en hoewel de staat warmer dan gemiddelde temperaturen ervaart, blijft het onwaarschijnlijk onder de huidige omstandigheden, volgens Kern.

Kern zei dat de nutsbedrijven van de staat een breed scala aan energiecentrales bezitten en exploiteren die afhankelijk zijn van een combinatie van seizoensgebonden beschikbare bronnen, zoals steenkool en aardgas, om een ​​stabiele elektriciteitsvoorziening te bieden.

Bovendien voeren deze nutsbedrijven plannen op korte en lange termijn uit om ervoor te zorgen dat ze kunnen voldoen aan de toenemende vraag naar elektriciteit, waarbij ze rekening houden met alles van bevolkingsgroei tot klimaatverandering.

In het geval van hittegolven en andere extreme weersomstandigheden, upgraden veel nutsbedrijven de infrastructuur over het hele netwerk en implementeren ze "verhardende" maatregelen om elektrische apparatuur te beschermen, aldus Kern.

"We hebben ongelooflijk betrouwbare en relatief betaalbare elektriciteitsdiensten in North Carolina," zei Kern. "Het is echt een bewijs van onze instellingen."

Maar de toekomst van het elektriciteitsnet in North Carolina blijft onzeker, vooral nu nutsbedrijven plannen beginnen te ontwikkelen om tegen 2050 aan de eis van de staat van koolstofneutrale elektriciteitsopwekking te voldoen.

Hoewel zonne-energie en andere hernieuwbare energiebronnen een belangrijke rol spelen bij het compenseren van de uitstoot van broeikasgassen, toont het onderzoek van Kern aan dat ze ook gevoelig zijn voor fluctuaties in het aanbod veroorzaakt door extreme weersomstandigheden.

"Het lijdt geen twijfel dat we de energiesector koolstofarm moeten maken als we de klimaatverandering willen aanpakken", zei Kern. "Maar het potentieel voor frequentere en ernstigere hittegolven in de toekomst kan van invloed zijn op de soorten hernieuwbare energie die we gebruiken."