Quando il 27 settembre l’uragano Helene si fece strada per centinaia di miglia nell’entroterra, era stato declassato a tempesta tropicale. Ma Helene rimase insolitamente espansiva e forte, alimentata dalle calde acque del Golfo del Messico. La tempesta ha portato forti venti e inondazioni catastrofiche, interrompendo l’energia elettrica a più di 2 milioni di clienti Duke Energy in Carolina e devastando una regione del paese che non era considerata vulnerabile ai danni degli uragani: il Mountain South. Asheville, nella Carolina del Nord, la città più colpita, era addirittura apparsa nelle liste dei “paradisi climatici” considerati relativamente sicuri dai disastri naturali i cui impatti sono intensificati dal riscaldamento globale.
Nel corso della settimana successiva, più di 50.000 lavoratori dei servizi pubblicicon equipaggi provenienti da 41 stati degli Stati Uniti e dal Canada, iniziarono l’eroico lavoro per ripristinare l’energia elettrica. In alcune zone hanno addirittura trasportato i pali della luce con gli elicotteri laddove le strade rimanevano impraticabili. Entro sabato, il servizio era stato ripristinato per oltre il 90% dei clienti che avevano perso la corrente. Ma alcune delle interruzioni rimanenti potrebbero rivelarsi più difficili da riparare, perché richiedono la sostituzione completa di apparecchiature infrastrutturali elettriche tecnicamente complesse. Queste riparazioni “richiederanno potenzialmente molte settimane”, ha detto Jeff Brooks, portavoce della Duke Energy.
La devastazione senza precedenti ha portato rinnovata attenzione al problema di garantire la resilienza delle reti elettriche americane di fronte al cambiamento climatico e alla massiccia trasformazione che sta decarbonizzazionel’elettrificazione e la prevista crescita della domanda di elettricità portano. Globale carenza di apparecchiature elettriche cruciali come i trasformatori e gli interruttori automatici, non rendono questa domanda più facile da risolvere.
Le apparecchiature elettriche e l’acqua non si mescolano, quindi le forti inondazioni rappresentano una seria minaccia per le reti elettriche che non sono preparate ad affrontarle. “C’è stato un drammatico errore di calcolo dei fattori di rischio qui”, ha detto Tyler Norris, dottorando alla Duke University ed ex consigliere speciale presso il Dipartimento dell’Energia. “Quindi questo evento dovrà stimolare un’ampia gamma di nuove analisi sulla vulnerabilità di varie parti del sistema energetico”.
Tra le sfide che la Carolina del Nord occidentale dovrà affrontare nel ricostruire la propria rete ci sono le differenze geografiche rispetto alle regioni in cui sono state testate varie soluzioni. Norris ha descritto la regione come “un’area montuosa che ha ancora una densità di popolazione relativamente decente”. Ad esempio, nelle zone costiere basse più abituate agli uragani le società di servizi pubblici hanno iniziato a spostare le linee elettriche sottoterra per evitare i problemi posti dai venti con forza di uragano. Ma nell’area di servizio della Duke Energy, “c’è una serie di linee di distribuzione davvero molto estese che salgono sulle colline e servono diverse comunità”, ha continuato Norris.
La settimana scorsa, un anticipo rapporto del deputato della Carolina del Nord Chuck Edwards sostenendo che 360 sottostazioni nella Carolina del Nord erano “fuori servizio” a causa delle inondazioni ha causato un piccolo panico tra gli esperti di reteche temeva che semplicemente non ci fossero abbastanza trasformatori di riserva negli Stati Uniti per ricostruire così tante sottostazioni.
I trasformatori sono le apparecchiature elettriche necessarie per spostare la corrente elettrica da una tensione a un’altra. Sono necessari alle due estremità di una linea di trasmissione: le enormi linee elettriche che trasmettono elettricità ad alta tensione tra le centrali elettriche e le linee di distribuzione a bassa tensione che alimentano case e aziende. Sono alloggiati nelle sottostazioni, punti di giunzione tra i sistemi di trasmissione e distribuzione.
Si scopre che la crisi non era così grave. Delle 360 sottostazioni segnalate, la maggior parte “erano fuori servizio a causa di danni al sistema di trasmissione che fornisce loro energia, non necessariamente danni a tutte quelle sottostazioni”, ha detto Brooks, portavoce della Duke Energy. Ma anche una manciata di sottostazioni distrutte non è cosa da poco. L’azienda ha trasportato su camion almeno due siti in “sottostazioni mobili” temporanee che forniranno energia alle comunità vicine fino a quando le apparecchiature non potranno essere riparate.
In tempi normali, ha affermato John Wilson, vicepresidente della società di consulenza Grid Strategies, ci vuole più di un anno per costruire una nuova sottostazione da zero, compresa la stesura di un progetto specifico per il sito e l’approvvigionamento delle attrezzature. La ricostruzione può essere un processo notevolmente più breve quando i progetti sono già completi e le società di servizi mantengono una certa quantità di attrezzature di riserva. Ma l’esaurimento di tali riserve non farebbe altro che aumentare il potenziale collo di bottiglia della catena di approvvigionamento per crisi future.
La domanda globale di trasformatori sta crescendo, in parte perché la transizione verso le energie rinnovabili richiederà molti più siti di produzione di energia rispetto al vecchio sistema alimentato a combustibili fossili – e ogni nuova centrale elettrica richiede le proprie apparecchiature. Con pochi produttori di trasformatori che operano negli Stati Uniti, le utility devono aspettare una media di 150 settimane affinché arrivi un ordine.
Sebbene non sia chiaro se la ripresa dalla tempesta sarà direttamente ostacolata dalla carenza di trasformatori, potrebbe dare vita alle soluzioni che sono state recentemente proposte. A settembre, il Consiglio consultivo nazionale per le infrastrutture del presidente raccomandato che il governo federale crei una riserva strategica di trasformatori per aggirare i lunghi tempi di consegna del settore. E in un rapporto pubblicato ad agosto, Grid Strategies raccomandato che i servizi pubblici si uniscano in un’organizzazione di appalti collettivi – idealmente con il sostegno di prestiti federali – per effettuare grandi ordini e condividere i costi. “Ciò aiuterebbe a gestire il ritardo nella costruzione; al momento, i produttori sono riluttanti a costruire nuove fabbriche per costruire queste apparecchiature negli Stati Uniti o nel Nord America perché non sono sicuri che il mercato sarà lì”, ha affermato Wilson.
La ricostruzione della rete elettrica nelle aree degli Appalachi dove è stata distrutta da Helene offrirà in definitiva al settore dei servizi pubblici la possibilità di ripensare come dovrebbe essere strutturato il sistema elettrico. “Nelle aree in cui potrebbero verificarsi eventi meteorologici estremi come questo, sarà sempre più difficile mantenere sistemi di distribuzione distanti”, ha affermato Norris. “E il costo del servizio aumenterà, e bisogna cavarsela o pensare ad altre misure, come l’interramento delle linee, o cercare di portare il carico a livelli di concentrazione più elevati in modo che non sia così distante, oppure , ovviamente, a pensare di più ai sistemi energetici distribuiti e all’energia di riserva”.
Esistono modi per costruire la resilienza della rete che potrebbero essere implementati a livello più locale, sebbene siano costosi. Il primo è il concetto di microreti: reti elettriche locali disconnesse dal sistema energetico più ampio. Norris ha affermato che questo concetto potrebbe essere ulteriormente esteso consentendo alle singole case e alle aziende di alimentarsi con l’energia solare sui tetti quando la rete non funziona. La maggior parte dei pannelli solari non sono configurati per produrre energia quando non c’è una rete più ampia in cui alimentarli, al fine di proteggere gli addetti alla riparazione delle linee elettriche da una corrente attiva. Ma questo può essere evitato con una tecnica chiamata isola solare, che disconnette effettivamente il pannello solare dalla rete.
La settimana scorsa, Duke Energy ha utilizzato una di queste microgridnella località turistica allagata di Hot Springs, nella Carolina del Nord, per mantenere la luci accese in centro per giorni utilizzando solo batterie ed energia solare. Per città come Hot Springs, le microreti potrebbero essere molto più che semplici aree temporanee.
