Förhindra nästa blackout

The LED's Challenge to High Pressure Sodium (Maj 2019).

Anonim

Nio av de 10 största blackouterna i USA: s historia orsakades av orkaner, vars långvariga vindar har slagit ut kraftledningar över stora geografiska områden. Topplistan är orkanen Maria, som i oktober inaktiverade elnätet i Puerto Rico och Amerikanska Jungfruöarna, och lämnar majoriteten av befolkningen där utan makt i flera månader.

Klimatforskare projicerar att när den globala genomsnittliga yttemperaturen fortsätter att stiga, så kommer också frekvensen och intensiteten hos stora stormar, liksom värmeböljor och höga temperaturer. Som ett resultat kommer vi sannolikt att se ännu mer utbredd strömavbrott - inte bara från orkanvindar utan också från effekterna av långvarig och extrem värme på en kritisk, men ändå sårbar komponent i elnätet: den stora transformatorn (LPT).

LPTs är transformatorer som är nominella till eller över 100 MVA (mega volt-ampere), och tusentals distribueras över USA. Aktuellt lager av LPT är gammalt: Sjuttio procent eller mer är 25 år eller äldre. De har en förväntad livslängd på 40 år och är mycket kostsamma och tidskrävande att ersätta.

Driven av global uppvärmning kan frekventare och intensiva värmeböljor försämra LPTs operativa livslängd och öka risken för deras för tidiga misslyckanden. Överhettning minskar den strukturella integriteten hos den elektriska pappersisoleringen som används i LPT, vilket orsakar katastrofala kortslutning. Felprocenten blir mer uttalad som stigande temperaturer orsakar mer intensiva kemiska reaktioner som åldrar isoleringen. Utbredd LPT-misslyckande kan leda till långvarigt nätavbrott - med inverkan på säkerheten på nätverksrelaterade system som kommunikations-, finans- och cybersystem och stora ekonomiska förluster.

För att bedöma den accelererande risken för LPT-misslyckande under de kommande årtiondena studerade forskare från MIT: s gemensamma program för vetenskap och politik för global förändring och MIT Lincoln Laboratory den potentiella inverkan av global uppvärmning och motsvarande skift under sommartidens heta dagar på LPT-livstid vid en LPT plats i USA nordöstra. De fann att för en bakgrundsgrad på 1 grad Celcius ökning i temperatur minskar transformatorns livstid med fyra år eller med 10 procent. Därför skulle de genomsnittliga globala uppvärmningsprognoserna från slutet av århundradet på ungefär 2 grader (ett klimatpolitiskt driven scenario) och 4 grader (ett affärsmässigt scenario) resultera i en genomsnittlig minskning av den förväntade transformatorns livslängd på 20 till 40 procent. Resultaten av studien rapporteras i tidskriften Climatic Change.

"Studier som denna strålkastare hur sårbara det invecklade elnätet som vi lita på är att skada väder och klimatevenemang", säger viceadministratör C. Adam Schlosser, medförfattare av studien. "Vårt elnät har till uppgift att bibehålla driften på nästan 100 procent av tiden, även under extrema väder- och klimatförhållanden. Därför måste växande risker och hot kvantifieras för att informera åtgärder och genomföra lämpliga strategier proaktivt och kostnadseffektivt -effectively."

Forskarna bedömde också de framtida förändringarna i hotdags förekomst i 2-graders och 4 graders klimatscenarier, med två olika metoder: en konventionell metod som upptäcker förekomsten av heta dagar baserat på den projicerade dagliga maximitemperaturen från en serie av klimatmodeller och en nyligen utvecklad analog metod som istället använder klimatmodell-simulerade storskaliga atmosfäriska mönster (t.ex. vind- och tryckförhållanden) i samband med observerad lokal extremtemperatur.

Båda metoderna indikerar starka decadala ökningar i hotdagsfrekvensen. Vid slutet av 21-talet kan medianvärdet av sommartidens varma dagar per år fördubblas under 2-graders scenariot och öka femfaldigt under 4-graders scenariot, tillsammans med de ovannämnda minskningarna i transformatorns livstid.

Viktigast, den analoga metoden visade mycket större intermodell konsensus, dvs ett mindre antal resultat i resultaten.

"Den förbättrade intermodell konsensusen med den analoga metoden är ett lovande steg mot att ge handlingbar information för ett stabilt, pålitligt och miljöansvarigt nationellt nät", säger Xiang Gao, studieens huvudförfattare.

menu
menu