Seit den 1900er Jahren ist Elektrizität ein fester Bestandteil unseres Lebens geworden und bestimmt unseren Zugang zu Wärme, Nahrung, Kommunikation, Sicherheit und Gesundheit. Das Wetter kann jedoch unseren Zugang zu Elektrizität stark beeinträchtigen, vor allem dann, wenn wir ihn am dringendsten benötigen. Eine von Climate Central durchgeführte Analyse ergab, dass die wetterbedingten Stromausfälle in den Vereinigten Staaten seit dem Jahr 2000 um 67% zugenommen haben, was auf die Unfähigkeit des alternden Stromnetzes zurückzuführen ist, den immer extremeren Wetterereignissen standzuhalten. Sowohl erneuerbare als auch nicht-erneuerbare Energien sind anfällig für Wettereinflüsse. Wie wirken sie sich auf die Energieerzeugung und -übertragung aus, und was kann getan werden, um sie zu verbessern?
Laut Climate Central wurden zwischen 2003 und 2012 80% der großflächigen Stromausfälle durch Unwetter verursacht. Davon wurden 59% durch Stürme und Unwetter wie Starkregen und Gewitter verursacht, 20% durch Eisstürme und Kälte, 18% durch Hurrikane und Tropenstürme sowie 3% und 2% durch Tornados, extreme Hitze und Waldbrände. Da ein Großteil der Stromausfälle durch Wetterereignisse verursacht wird, ist es von entscheidender Bedeutung, ein System zu schaffen, das diesen Ereignissen standhält und so schnell wie möglich wiederhergestellt werden kann.
Wie beeinflusst das Wetter die Erzeugung und Verteilung von Strom?
Ein Großteil der Stromleitungen in Amerika verläuft oberirdisch und ist daher anfällig für Witterungseinflüsse. Bei Stürmen und Wirbelstürmen können Strommasten durch starken Wind brechen und umfallen, oder es können Äste und Bäume auf die Stromleitungen fallen, wodurch die Stromübertragung unterbrochen wird. Während Wirbelsturm Sandy 2012 waren 8 Millionen Menschen mit Stromausfällen konfrontiert, die durch Wind- oder Hochwasserschäden oder durch präventive Abschaltungen der Stromversorger zur Erhaltung des Stromnetzes verursacht wurden. Im Jahr 2018 waren 1,7 Millionen Menschen von Stromausfällen aufgrund des Hurrikans Michael betroffen. Oft kann es einige Tage dauern, bis die Stromversorgung wiederhergestellt ist, so dass Menschen und Notdienste in dieser Zeit gefährdet sind.
Eisstürme können auch Schäden an Stromleitungen verursachen, da sich Eis auf ihnen ansammelt und sie dadurch leichter brechen können. Wenn Geräte nicht für den Betrieb bei bestimmten Temperaturen ausgelegt sind, kann die Energieerzeugung beeinträchtigt werden. Während der beispiellos kalten Witterung, die Texas erlebte, Ausrüstung in Kraftwerken eingefroren da sie nicht gegen eisige Temperaturen geschützt waren, so dass Millionen Menschen ohne Strom waren. Extreme Temperaturen können auch die Nachfrage nach Strom erhöhen, da die Menschen zusätzliche Heizungen oder Klimaanlagen einschalten, um mit der Situation fertig zu werden, was das Stromnetz stark belastet.
Auch erneuerbare Energiequellen sind nicht unempfindlich gegenüber extremen Wetterbedingungen. Einige Studien haben gezeigt, dass der elektrische Wirkungsgrad und die Leistungsabgabe von Solarmodulen auch durch höhere Temperaturen beeinträchtigt werden können. Ganz zu schweigen von den Fällen, in denen die Paneele überhaupt kein Sonnenlicht einfangen können. Windturbinen können durch Winde beschädigt werden, die stärker sind als die, für die sie ausgelegt sind.
Was kann getan werden, um das Stromnetz gegen extreme Wetterbedingungen zu stärken?
Da unsere Stromversorgung so stark vom Wetter abhängt, ist es wichtig, ein System zu haben, das dem Druck standhält, insbesondere in Notzeiten.
Erstellen von intelligente Netze ist eine Möglichkeit, mit der Stärkung des Netzes zu beginnen. Mit Hilfe intelligenter Technologie kann die Kommunikation zwischen dem Netz und den Kraftwerken beschleunigt werden, um Störungen zu erkennen und es den Dienstleistern zu ermöglichen, den Strom bei Bedarf so schnell wie möglich umzuleiten. Sie würde auch die Überwachung der Energienachfrage erleichtern, so dass die Kraftwerke besser auf den Bedarf reagieren und die notwendigen Entscheidungen treffen können, um die Nachfrage zu decken und gleichzeitig die Integrität des Netzes zu schützen.
Die Diversifizierung der Energiequellen ist auch ein wichtiger Weg, um die kontinuierliche Verfügbarkeit von Strom besser zu gewährleisten. Wenn eine Quelle durch das Wetter beeinträchtigt wird, z. B. wenn Sonnenmangel die Erzeugung von Solarenergie behindert, können andere Quellen einspringen und die Lücken füllen.
Die Energiespeicherung und die Lokalisierung des Netzes sind entscheidend für die Schaffung widerstandsfähiger Systeme und die Deckung des Energiebedarfs in Notzeiten. Netzgebundene Speicherung würden Gebiete mit einer Reservestromquelle versorgen, wenn Kraftwerke und Energieerzeuger ausfallen oder vom Netz genommen werden. Mit Netzen und Speichern, die auf lokaler Ebene gesteuert werden, könnten Gebiete die Nachfrage auch dann noch decken, wenn Stromleitungen oder Sendemasten beschädigt sind. Auf diese Weise kann die Netzspeicherung als Puffer dienen und die Möglichkeit oder Dauer von Stromausfällen verringern.
Auch wenn die Menschen das Wetter nicht kontrollieren können, so haben sie doch die Kontrolle darüber, wie es sich auf uns und unsere Stromsysteme auswirkt. Die Schaffung eines widerstandsfähigen und zuverlässigen Stromnetzes kann Gebiete besser auf extreme Wetterbedingungen vorbereiten, Stromausfälle vermeiden und sicherstellen, dass wichtige Dienste in Notfallsituationen am Netz bleiben.
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