Zoals de stroomcrisis in Texas laat zien, is onze infrastructuur kwetsbaar voor extreem weer

AP Photo/David J. Phillip

Op Valentijnsdag verspreidde een zeldzame uitbarsting van Arctische lucht zich over de centrale VS en in Texas, waardoor de temperatuur daar tot in de enkele cijfers daalde en het elektriciteitsnet van de staat bijna instortte. Een staat die bekend staat om zijn overvloedige energiebronnen zag wijdverbreide storingen van aardgas- en elektriciteitssystemen die vertrokken meer dan vier miljoen Texanen dagen zonder stroom.

De naaste oorzaak van De netstoring van Texas wordt nu goed begrepen. Koude temperaturen dreven de elektriciteitsvraag naar een nieuw winterrecord dat zelfs het extreme vraagscenario overtrof dat door de elektriciteitsnetbeheerder van de staat, de Electric Reliability Council of Texas, of ERCOT, werd overwogen. Dan tientallen aardgascentrales en enkele windturbines ging snel offline , waardoor het Texas-net in een crisis terechtkomt. Om te voorkomen dat het hele netwerk uitvalt, heeft ERCOT nutsbedrijven opdracht gegeven om nooduitschakelingen te starten en miljoenen klanten af ​​te sluiten.

Wetenschappers zijn nog bezig om te bepalen of het snel opwarmende Noordpoolgebied aan het rijden is frequentere storingen van de polaire vortex, die de bevriezing van Texas versnelde. Maar we weten dat door klimaatverandering extreem weer, zoals hittegolven, droogtes, bosbranden en overstromingen, frequenter en ernstiger wordt. Elk van deze gebeurtenissen kan onze kritieke infrastructuur naar het breekpunt duwen, zoals gebeurde in Texas. Hoe kunnen we ons voorbereiden?

Klimaatbestendigheid vereist: investering van maximaal $ 100 miljard per jaar wereldwijd in onze infrastructuur en gemeenschappen. Maar een zorgvuldige planning kan onze schaarse middelen helpen verder te gaan.

Terugkijkend bieden de problemen van Texas een aantal belangrijke lessen om zowel kritieke infrastructuur als kwetsbare gemeenschappen overal weerbaarder te maken tegen klimaatextremen.

Toekomstige risico's inschatten

Ten eerste is het vermeldenswaard dat netstoringen alleen niet leidden tot het intense lijden en het verlies van levens dat de inwoners van Texas hadden.

Aardgasbronnen en verzamelleidingen bevroor ook, waardoor de gasproductie en levering voor de pijpleidingen en energiecentrales van de staat werden gehalveerd, terwijl de vraag toenam. Elders verloren waterzuiveringsinstallaties stroom en bevroren leidingen zorgden voor drukverlies in waterdistributienetwerken. Bevroren wegen verhinderden dat bewoners veilig konden reizen.

Het bouwen van een veerkrachtige infrastructuur betekent veel aandacht besteden aan extreme gebeurtenissen die grote delen van het systeem in één keer kunnen verwoesten.

De verbindingen tussen deze infrastructuursystemen zorgen ervoor dat de lichten aan blijven en de kranen stromen in goede tijden, maar kunnen storingen verergeren als het slecht gaat.

Extreem weer zorgt er ook voor dat meerdere onderdelen van kritieke systemen tegelijkertijd uitvallen. Dit soort gelijktijdige storingen is veel waarschijnlijker dan men zou denken. Als 10 centrales elk een kans van 10% op uitval hebben, maar deze kansen zijn allemaal onafhankelijk, dan is de kans dat ze allemaal tegelijk falen oneindig klein (0,0000001%).

Een kans van 1% dat 10 energiecentrales allemaal tegelijk uitvallen, is veel zorgwekkender. Het bouwen van een veerkrachtige infrastructuur betekent dus aandacht besteden aan extreme gebeurtenissen die grote delen van het systeem in één keer kunnen verwoesten, of dat nu een winterstorm, natuurbrand, orkaan of overstroming is.

Ten slotte komen de ergste menselijke gevolgen van een infrastructuurstoring niet van de storing zelf. Ze zijn het gevolg van blootstelling aan temperaturen onder het vriespunt, een gebrek aan schoon drinkwater, afnemende voedselvoorraden en de angst dat hulp misschien niet snel genoeg komt. De omvang van het lijden wordt dus niet alleen bepaald door de omvang van het falen van de infrastructuur, maar ook door het vermogen van elke gemeenschap om de storm te doorstaan.

Historisch gemarginaliseerde gemeenschappen hebben meestal de minste middelen om zich te beschermen tegen de menselijke kosten van infrastructuurstoringen. In Texas werden mensen die dakloos waren het meest blootgesteld aan vriestemperaturen. Schuilplaatsen, beperkt door vereisten inzake sociale afstand, snel capaciteit bereikt . Veel buurten met lage inkomens waren een van de eersten die te maken kregen met stroomuitval . En gekleurde mensen zijn onevenredig vertegenwoordigd in beide groepen in Texas.

In het licht van wat er in Texas is gebeurd en de voortdurende dreiging van klimaatverandering overal, hoe kunnen gemeenschappen hun lokale hulpbronnen en kritieke systemen versterken om te voorkomen dat hetzelfde gebeurt waar ze wonen?

De veerkracht van morgen begint nu

We moeten beginnen met de zwakste schakels in onze infrastructuur. Energiesystemen kunnen en moeten bestand worden gemaakt tegen extreem weer. Windturbines zijn actief in Antarctica, gascentrales in Alberta en gasbronnen in Alaska. Weatherization kan kostbaar zijn, maar de meest betaalbare stappen, zoals het winterklaar maken van windturbines of het gebruik van heat tracing en isolatie om te voorkomen dat druksensoren bevriezen bij aardgas- of kerncentrales, kunnen de moeite waard zijn.

Bepalen hoeveel u moet investeren om de impact van zeldzame gebeurtenissen te verminderen, is een lastige berekening, maar het is een berekening die niet alleen moet afhangen van de waarschijnlijkheid van een gebeurtenis, maar ook van de ernst van de gevolgen ervan.

Tegelijkertijd kunnen we nooit elke centimeter van onze infrastructuur beschermen tegen alle mogelijke rampen. We moeten dus ook waar mogelijk de levering van kritieke hulpbronnen, zoals elektriciteit, diversifiëren. Aardgascentrales, die twee derde van de opwekkingscapaciteit van Texas uitmaken, waren de belangrijkste bijdrage tekorten daar te voorzien. Als het net een mix heeft van opwekkingsbronnen op verschillende locaties, die elk vatbaar zijn voor verschillende soorten extremen, zal het beter bestand zijn tegen elke afzonderlijke gebeurtenis.

Verwant verhaal

Gebruikers, niet technische managers, moeten beslissen wat vrije meningsuiting online is Social-mediabedrijven zijn niet erg goed in het modereren van spraak. Dus waarom vragen we ze dat?

In de toekomst moet elke nieuwe infrastructuur waarin we investeren niet alleen voorbereid zijn op het klimaat van vandaag, maar ook op het klimaat dat we tientallen jaren in de toekomst zullen hebben. Voor elke upgrade die we maken, moeten we beslissen welke reeks klimaatextremen het moet kunnen weerstaan ​​- en erkennen dat het verleden niet langer een veilige gids is voor toekomstige extremen.

Voor zaken als pijpleidingen, die duur zijn om te upgraden als ze eenmaal in de grond zijn, maar relatief goedkoop om vanaf het begin te weerstaan, moeten nieuwe projecten plannen voor het worstcasescenario op basis van klimaatprojecties gedurende hun verwachte levensduur.

Voor componenten die gemakkelijker te vervangen of achteraf aan te passen zijn, of voor operationele veranderingen zoals het wijzigen van de werking van reservoirs bij waterkrachtdammen, kunnen we een afwachtende houding aannemen. In deze gevallen kunnen we nu misschien minder uitgeven aan upgrades, maar we moeten vandaag nog steeds processen invoeren die ons in staat stellen om ze te maken wanneer duidelijk wordt dat ze nodig zijn. Slimme voorbereiding en aanpassing kan verlaag de kosten van veerkracht.

Ook onze planning mag niet eindigen met het fysiek verharden van onze systemen. Welke verbeteringen we ook aanbrengen aan het elektriciteitsnet, we moeten ook voorbereid zijn op de realiteit dat het op een gegeven moment weer zal mislukken.

Het verleden is niet langer een veilige gids voor toekomstige uitersten.

Voorbereiding vereist een grondige boekhouding van alle mogelijke redenen waarom elektriciteitsnetten en andere vitale systemen zouden kunnen falen. Om elke reden moeten we in kaart brengen hoe samengestelde gelijktijdige storingen andere infrastructuursystemen en gemeenschappen kunnen beïnvloeden. Netstoringen hebben verschillende effecten, afhankelijk van of het wordt veroorzaakt door extreme kou of extreme hitte. Er is geen one-size-fits-all oplossing.

Voor koud weer betekent paraatheid het geld uitgeven om huizen weerbestendig te maken, zodat mensen warm kunnen blijven. Het betekent het isoleren en vervangen van waterleidingen om de kou te weerstaan. Het betekent plannen maken om verwarmingscentra te openen en flessenwater te distribueren. Het betekent het voorzien in noodvervoer voor mensen die afhankelijk zijn van elektriciteit voor medische behandelingen zoals zuurstof, en het hebben van een strategie om daklozen te bereiken en te helpen. En het moet beginnen bij de meest kwetsbare gemeenschappen, die het meeste te verliezen hebben.

Veerkracht is meer dan alleen voorbereiden op rampen. Het is een kans om in onze gemeenschappen te investeren, zowel bij mooi als bij slecht weer. Aan klimaatadaptatie hangt een flink prijskaartje, maar het kan onze steden leefbaarder maken, ons water schoner en onze huizen veiliger. De kosten van niets doen - zowel in dollars als in levens - zijn veel hoger.

Sarah Fletcher is een assistent-professor aan de Stanford University. Ze bestudeert watervoorraden, infrastructuurplanning en klimaatadaptatie. Ze twittert op @SFletcherH2O .

Jesse Jenkins is een assistent-professor aan de Princeton University. Hij bestudeert de engineering en het beleid van energiesystemen op macroschaal en tweets op @JesseJenkins .

zich verstoppen