Der Winter naht und das US-Netz bleibt anfällig für Kraftwerksausfälle ⋆ Michigan Advance

Mehrere Kraftwerke für fossile Brennstoffe gingen während der jüngsten Winterstürme vom Netz, entweder weil ihre Anlagen einfroren oder weil sie keinen Brennstoff bekamen, was in einigen Regionen zu Stromausfällen führte. (Foto von Scott Olson/Getty Images)

Von Winterstürmen bis hin zu brütender Sommerhitze sind sich Experten einig, dass zunehmende Wetterextreme, ein sich verändernder Stromerzeugungsmix, Verzögerungen bei der Anbindung neuer Stromerzeugungsprojekte und die Schwierigkeiten beim Bau neuer Übertragungsleitungen und anderer Infrastruktur ein zunehmendes Risiko darstellen das Gitter.

Bei Anhörungen des US-Senatsausschusses sowie bei Sitzungen der Federal Energy Regulatory Commission gab es in den letzten Monaten zahlreiche Warnungen vor einer bevorstehenden Zuverlässigkeitskrise.

Ein Großteil der Debatte drehte sich um das, was US-Senator John Barrasso, ein Republikaner aus Wyoming, bei einer Anhörung letzten Monat als „rücksichtslose Politik“ bezeichnete, die darauf abzielte, die Umweltverschmutzung durch bestehende Kraftwerke zu begrenzen, ältere Anlagen zur Erzeugung fossiler Brennstoffe stillzulegen und den Übergang zu saubereren Anlagen zu beschleunigen Energiequellen zur Abmilderung der Folgen des Klimawandels.

Allerdings gab es weniger Lärm und Wut über einen der größten Faktoren bei den jüngsten Unwetter-Stromausfällen, wie etwa in Teilen des Südens während des Wintersturms Elliott, als eine große Anzahl von Kraftwerken für fossile Brennstoffe, insbesondere solche, die mit Erdgas betrieben wurden, ausfielen Einfrieren der Ausrüstung, Unfähigkeit, Kraftstoff zu sichern und andere Ausfälle.

„Die größte Bedrohung für die Zuverlässigkeit besteht derzeit darin, dass fossile Anlagen im Winter ihre Leistung versagen“, sagte Tom Rutigliano, ein leitender Fürsprecher des Sustainable FERC-Programms des Natural Resources Defense Council.

Und obwohl FERC im Februar neue Standards für die Winterfestmachung von Kraftwerken genehmigte, sagte ein Kommissar rundheraus, dass sie nicht weit genug gingen und wies darauf hin, dass sie erst 2027 durchsetzbar seien.

Der Winter scheint derzeit noch in weiter Ferne zu liegen, da weite Teile des Landes von einer verheerenden Hitzewelle heimgesucht werden, aber wenn er näher rückt, ist das Stromnetz immer noch sehr anfällig für schwere Stürme wie Elliott und den Wintersturm Uri, die einen katastrophalen Zusammenbruch des Landes verursachten Das texanische Stromnetz im Jahr 2021 kostete schätzungsweise 246 Menschen das Leben.

„Seit dem letzten Winter hat sich nichts wirklich grundlegend geändert“, sagte Michael Goggin, Vizepräsident von Grid Strategies, einem Beratungsunternehmen, das sich auf die Integration sauberer Energien konzentriert. „Die Frage ist nur, ob wir Glück haben und einen weiteren Kälteeinbruch vermeiden.“

Setzen Sie diese Empfehlungen jetzt um. Im Augenblick. Wir wissen, um es mit einem Ausdruck auszudrücken: Der Winter kommt. Lass uns fertig machen. Lasst uns damit aufhören. Wir können das schaffen.

– Willie Phillips, Vorsitzender der Federal Energy Regulatory Commission

Während der Elliott-Zeit, die am Weihnachtswochenende in vielen Teilen des Landes zu einem rapiden Temperatursturz führte, führte die Tennessee Valley Authority, die Strom für 153 örtliche Energieversorger liefert, die 10 Millionen Menschen in Tennessee und Teilen von sechs umliegenden Bundesstaaten versorgen, zu fortlaufenden Stromausfällen. Duke Energy in den Carolinas und mehrere Energieversorger in Kentucky unterbrechen den Strom für Hunderttausende Kunden.

PJM, die größte regionale Übertragungsorganisation des Landes, die den Stromfluss für 65 Millionen Menschen in Teilen von 13 Bundesstaaten und im District of Columbia koordiniert, forderte ihre Kunden auf, den Verbrauch zu reduzieren und Stromausfälle zu vermeiden, obwohl etwa 47.000 Megawatt Kapazität verloren gingen.

Laut TVA waren 38 seiner 232 Stromerzeugungseinheiten während des Sturms „negativ betroffen, vor allem aufgrund eingefrorener Instrumente“, wodurch Tausende Megawatt Strom abgeschaltet wurden, da die Nachfrage auf ein historisches Niveau stieg.

Im Gebiet von Duke Energy in den Carolinas,Das Unternehmen verlor etwa 1.300 Megawatt Stromleistung, hauptsächlich aus Kohle und Gas (obwohl keine Kraftwerke vollständig ausfielen), aufgrund von Instrumentierungsproblemen aufgrund der Kälte und Stromimporten aus anderen Bundesstaaten, die nicht zustande kamen. sagte ein Unternehmenssprecher. Dukes Probleme bedrohten die allgemeine Zuverlässigkeit des größeren Stromnetzes, das mehr als die Hälfte des Landes versorgt und als Eastern Interconnection bezeichnet wird.

In PJM waren 70 % der Ausfälle auf Gaskraftwerke zurückzuführen. „Die meisten Ausfälle wurden durch Geräteausfälle verursacht, die wahrscheinlich auf die extreme Kälte zurückzuführen waren, obwohl auch umfassendere Probleme der Gasverfügbarkeit zu den Ausfällen beitrugen“, schrieben PJM-Mitarbeiter in einem am 17. Juli veröffentlichten Bericht.

„Es wurde viel darüber geredet, dass wir den aktuellen Ressourcenmix bewahren müssen, der in PJM überwiegend aus Erdgas, Kohle und Atomressourcen besteht“, sagte Greg Poulous, Geschäftsführer der Consumer Advocates für PJM-Staaten, auf einem FERC-Forum auf dem Kapazitätsmarkt von PJM im letzten Monat. „Allerdings habe ich noch niemanden sagen hören, dass es akzeptabel sei, dass 20 % der Kohleressourcen und 23 % der Erdgasressourcen während des Wintersturms Elliott nicht funktionieren. Das scheint bei all dem verloren zu gehen.“

In einem separaten Verfahren zu einer Untersuchung darüber, was bei Elliott schief gelaufen ist, stellte FERC-Vorsitzender Willie Phillips fest, dass extreme Wetterbedingungen immer häufiger vorkommen.

„Dies ist das fünfte Wintersturmereignis, das wir in den letzten 11 Jahren hatten“, sagte Phillips. „Was also ein einmaliges Ereignis in einer Generation gewesen zu sein scheint, findet jetzt alle zwei Jahre statt.“

Laut einer Präsentation von FERC-Mitarbeitern gingen während des Sturms im ganzen Land mehr als 70.000 Megawatt Stromerzeugung aus, und zwar aus verblüffend ähnlichen Gründen wie bei den Winterstürmen 2011, 2014, 2018 und 2021.

„Wir stellen fest, dass ungeplante Stromausfälle weiterhin die größte Herausforderung bei all diesen Ereignissen darstellen“, sagte Heather Polzin, die im Office of Enforcement der FERC arbeitet.

Sowohl FERC als auch die North American Electric Reliability Corporation, die per Bundesgesetz mit der Festlegung und Durchsetzung von Zuverlässigkeitsstandards für das nordamerikanische Stromsystem beauftragt ist, haben Stromerzeuger wiederholt aufgefordert, die notwendigen Upgrades vorzunehmen, um die Leistung bei Unwettern zu verbessern.

„Setzen Sie diese Empfehlungen jetzt um“, sagte Phillips. "Im Augenblick. Wir wissen, um es mit einem Ausdruck auszudrücken: Der Winter kommt. Lass uns fertig machen. Lasst uns damit aufhören. Wir können das schaffen."

Es gab jedoch Widerstand, insbesondere von unabhängigen Stromerzeugern, die ihren Strom auf dem freien Markt verkaufen.

Die Electric Power Supply Association, eine Handelsgruppe für wettbewerbsfähige Stromerzeuger, reichte einen Antrag auf eine erneute Anhörung zu den neuen, von der FERC genehmigten Winterisierungsstandards ein und argumentierte, dass den Standards ein Kostendeckungsmechanismus fehlte und dass ihre Mitglieder einen Wettbewerbsnachteil erleiden könnten. Vertikal integrierte Versorgungsunternehmen, die im Allgemeinen für die Erzeugung, Übertragung und Verteilung von Strom in einem bestimmten Gebiet verantwortlich sind, können die Kosten für die Modernisierung der Winterausrüstung einfach auf ihre Tarifzahler umlegen, so der Verband.

„Wettbewerbsfähigen Stromerzeugungseigentümern mangelt es an ähnlichen Möglichkeiten“, argumentierte EPSA und wies darauf hin, dass einige Kraftwerke ebenfalls von den neuen Vorschriften ausgenommen werden (aus technischen, kommerziellen oder betrieblichen Gründen). „In der Anordnung vom 16. Februar wurde nicht nur versäumt, diesem Thema besondere Aufmerksamkeit zu schenken, sie schenkte diesem Thema überhaupt keine Aufmerksamkeit.“

FERC lehnte den Antrag auf eine weitere Anhörung ab.

„In dem Maße, in dem wettbewerbsfähige Stromerzeuger glauben, dass ihre bestehenden Tarife keine Möglichkeit bieten, die Kosten zu decken … können sie entsprechende Anträge stellen“, schrieb die Kommission.

Wenn also Kraftwerksausfälle eine Hauptursache für Stromausfälle bei Unwettern sind, warum können die Bundesregulierungsbehörden sie dann nicht einfach zwingen, schnell die notwendigen Modernisierungen vorzunehmen, um die Leistung bei kaltem Wetter zu verbessern?

„So einfach ist das nicht“, sagte Jim Robb, NERC-Präsident und CEO von NERC.

„Bei all unseren Standards, die wir verabschiedet haben, insbesondere wenn sie eine Änderung der Betriebspraktiken oder Kapitalinvestitionen erfordern, muss man dem Sektor etwas Zeit geben, darauf zu reagieren, sodass es von der Verabschiedung des Standards bis zu dem Zeitpunkt, an dem er verabschiedet wird, eine Verzögerung gibt es ist durchsetzbar“, sagte Robb in einem Interview mit States Newsroom. „Dazwischen springen wir auf und ab und versuchen, so schnell wie möglich frühzeitiges Handeln zu fördern.“

Das andere Dilemma für die Regulierungsbehörden besteht in einer Zeit, in der weit verbreitete Besorgnis über die Geschwindigkeit der Kraftwerksstilllegungen besteht, darin, eine bessere Leistung dieser Blöcke zu erzielen, ohne sie zur Abschaltung zu veranlassen.

„Wir wollen kein Ereignis auslösen, das eine Generation vorzeitig in den Ruhestand schicken würde. … Alle Dinge, die sozusagen das Rückgrat des Stromnetzes bilden, stehen wirtschaftlich und aufgrund anderer Regulierungsmaßnahmen unter Druck. Unser Ziel ist es nicht, das noch zu verschlimmern“, sagte Robb.

Er fügte hinzu, dass die Überwinterung von Anlagen im Süden eine besondere Herausforderung darstellen könne, da sie sowohl bei extremer Hitze als auch bei Kälte funktionieren müssen.

„Gleichzeitig möchten wir klarstellen, dass diese Anlagen in der Lage sein müssen, unter den Bedingungen zu funktionieren, die wir in den letzten 11 Jahren fünf Mal, in den letzten fünf Jahren dreimal und in jedem der letzten beiden Winter gesehen haben ," er sagte. „Das wird zur Norm und muss noch viel mehr zum Planungsfall für das Netz werden.“

Er wies darauf hin, dass FERC seine Organisation anweist, noch einmal Ausnahmen im Zusammenhang mit der technischen Machbarkeit in den neuen Regeln zu prüfen, die es Kraftwerken ermöglichen würden, die Modernisierungen zu vermeiden. Robb sagte jedoch, NERC sei davon überzeugt, dass die neuen Standards, wenn sie in Kraft treten, Kraftwerksausfälle der Art verhindern werden, wie sie während Uri und Elliott beobachtet wurden.

„Es ist ein schwieriges Problem zu lösen, aber darauf kam FERC zurück und sagte, wir wollen eine strengere Sprache“, sagte Robb. „Ich widerspreche ihnen überhaupt nicht.“

Obwohl die USA derzeit mitten in einem großen, einheitlichen Stromübergang (von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien) stecken, stehen sie tatsächlich am Ende eines früheren Übergangs (von Kohle zu Gas), mit dem von Anfang an noch nicht vollständig gerechnet wurde Einige Netzexperten wie Rutigliano vom NRDC sind der Ansicht, dass dies aus Sicht der Zuverlässigkeit der Fall ist.

Erdgas ist zu einem entscheidenden Bestandteil des Stromerzeugungsmixes geworden. Kohle fiel von 52 % der US-Stromerzeugung im Jahr 1990 auf 18 % im Jahr 2022, während Gas in diesem Zeitraum von 12 % auf 40 % stieg. Dadurch ist das Stromnetz viel anfälliger für Ausfälle von Gaskraftwerken, die auf Lieferungen aus Gaspipelines angewiesen sind und normalerweise keinen Brennstoff vor Ort haben, wie Kohle- oder Atomkraftwerke.

„Erdgas ist in sehr unverhältnismäßig hohem Maße ausgefallen“, sagte Rutigliano.

Während bei Unwettern viele Gaskraftwerke aufgrund von eingefrorenen Anlagen ausfielen, konnten andere nicht laufen, weil ihnen der Brennstoff fehlte.

„Bei der Sicherung der Kraftstoffversorgung haben wir keine großen Fortschritte gesehen“, sagte Devin Hartman, Direktor für Energie- und Umweltpolitik am R Street Institute, einem Washingtoner Think Tank, der sich auf politische Lösungen konzentriert. „Wir müssen wirklich auch über Reformen in der Gasindustrie reden. Wir können aus dieser Zitrone nur mit der elektrischen Seite nur eine begrenzte Menge Saft herauspressen.“

Aber da einige davon ausgehen, dass Gas in absehbarer Zukunft Teil der Stromerzeugung in den USA sein wird, ist es von entscheidender Bedeutung, sicherzustellen, dass es bei Bedarf leistungsfähig ist. Ob es Ihnen gefällt oder nicht, das bedeutet mehr Investitionen in die Gasinfrastruktur, sagte Robb, auch wenn Technologien wie Batteriespeicher immer häufiger zum Einsatz kommen.

„Wir haben derzeit etwa fünf Gigawatt an Batterien in Kalifornien, was spektakulär ist“, sagte Robb. „Das sind eine Menge Batterien. Das ist ein Tropfen auf den heißen Stein im Vergleich zu dem, was Sie letztendlich brauchen würden, um kein Erdgas im System zu haben. …Die Batterien, die wir haben, leisten viele wirklich großartige Dinge, sie erfüllen einfach nicht alles, was wir von ihnen brauchen, und dazu sind sie wahrscheinlich auch nicht in der Lage.“

Hartman sagte, es sei an der Zeit, ein „Gespräch über umsichtige Investitionen in die Gasindustrie“ zu führen, damit diese bei Bedarf, beispielsweise bei Unwettern, funktionieren kann.

„Erdgas wird, um ganz ehrlich zu sein, für mindestens ein paar Jahrzehnte eine sehr wichtige Rolle im Strommix spielen“, sagte er.

In einem 2019 für den American Petroleum Council erstellten Papier wurde festgestellt, dass Erdgaskraftwerke zwar zu den größten Nutzern des zwischenstaatlichen Pipelinesystems geworden seien, „Kraftwerke, insbesondere diejenigen auf den regionalen, wettbewerbsintensiven Stromgroßhandelsmärkten, die den größten Teil des Landes abdecken, jedoch zurückhaltend sind.“ Vertrag über feste Beförderung.“ Feste Verträge sind solche, die nur „unter unvorhersehbaren Umständen“ unterbrochen werden können, so die US Energy Information Administration.

Die Gasindustrie ist in erster Linie dazu konzipiert, betrieben und gefördert, um das zu bedienen, was Robb seine „Kernkunden“ nannte: lokale Gasverteilungsunternehmen, nicht Kraftwerke.

„Die Probleme der Gas-Strom-Koordination sind wirklich sehr, sehr bedeutsam und auch sehr schwierig zu lösen. Sonst würden sie gelöst“, sagte Robb. „Wir müssen also herausfinden, wie wir diese Schnittstelle so funktionieren lassen, dass sie derzeit nicht funktioniert, denn der Ausfall der Erdgaserzeugung war das gemeinsame Thema bei jedem der fünf großen Winterereignisse, die wir untersucht haben.“

Allerdings arbeite das North American Energy Standards Board seit etwa anderthalb Jahren an einer Liste mit Empfehlungen zur Verbesserung der Koordinierung zwischen der Gas- und der Elektrizitätswirtschaft, sagte er. Sie wären jedoch nicht bindend.

Erdgas ist sehr unverhältnismäßig stark ausgefallen.

– Tom Rutigliano, ein leitender Anwalt des Sustainable FERC-Programms des Natural Resources Defense Council

Auch wenn die von den Bundesregulierungsbehörden genehmigten neuen Kraftwerksstandards erst 2027 in Kraft treten, heißt das nicht, dass die Staaten und die regionalen Einheiten, die den Stromfluss in weiten Teilen des Landes koordinieren, zahnlos sind.

PJM schlägt Änderungen an seinem Kapazitätsmarkt vor, der geschaffen wurde, um sicherzustellen, dass Stromerzeuger genügend Stromerzeugungskapazität bereitstellen, um die Nachfrage zu decken, wenn das Netz unter Stress steht, beispielsweise bei starker Sommerhitze oder kaltem Winterwetter. Es besteht jedoch die weit verbreitete Sorge, dass das System der Anreize und Strafen, mit dem Stromerzeuger dazu gebracht werden sollen, zu erscheinen, wenn sie gebraucht werden, nicht funktioniert.

In North Carolina prüfen die Aufsichtsbehörden der Utilities Commission die Ausfälle von Duke Energy während Elliott. „Wir arbeiten stets daran, uns nach jedem Vorfall zu verbessern, und haben die aus diesem Vorfall gewonnenen Erkenntnisse genutzt, um den Betrieb unserer Anlagen unter extremen Bedingungen zu verbessern“, sagte Duke-Sprecher Jeff Brooks.

TVA sagte, es habe mehr als 250 Geräte-Upgrades durchgeführt, um sich vor einem wiederholten Ausfall zu schützen. Die Aufsichtsbehörden von Kentucky haben die Möglichkeit einer Geldstrafe gegen einen Energieversorger angesprochen, weil dieser versucht hat, die Kosten für den während der Elliott-Zeit gekauften Notstrom von den Tarifzahlern zurückzuerhalten, und argumentiert, dass er besser hätte planen sollen.

„Unsere Standards, unsere Mission und unsere Charta bestehen darin, kaskadierende Ausfälle großen Ausmaßes zu vermeiden“, sagte Robb, der CEO von NERC, und fügte hinzu, dass Staaten die Brennstoffverträge für Versorgungsunternehmen, die Sicherheit von Umspannwerken und die Frage prüfen könnten und sollten, ob sie über genügend Stromerzeugungskapazitäten verfügen. unter anderem. „Staaten haben die Verantwortung sicherzustellen, dass ihre Kunden Strom haben, wenn sie ihn brauchen. … Staaten sind immer in der Lage, über das hinauszugehen, was wir vorschreiben.“

Für einige besteht auch ein allgemeiner Bedarf, mehr „Demand Response“ zu fördern, also die Fähigkeit, den Strombedarf für einige nicht lebensnotwendige Kunden bei Unwettern zu senken. Hartman vom R Street Institute sagte, dass wir in Austin während des tödlichen Wintersturms Uri „leerstehende Bürogebäude in der Innenstadt beleuchtet hielten, während die Menschen in anderen Teilen der Stadt keinen Strom hatten.“

Es gibt auch Forderungen nach einer besseren Planung und „Akkreditierung“ der unterschiedlichen Stärken und Schwächen von Kraftwerken, damit Netzbetreiber nicht so sehr überrascht werden.

„Wenn PJM darauf setzt, dass Gasanlagen kurzfristig verfügbar sind – ihre gepriesene Flexibilität –, dann sollten sie es auch sein. Und sie sollten das bezahlen, was sie benötigen, um verfügbar zu sein, wenn sie die Kapazitätsverpflichtung übernommen haben“, sagte Casey Roberts, ein Anwalt des Sierra Clubs, letzten Monat bei einem FERC-Treffen zum Kapazitätsmarkt von PJM. Stromerzeuger wiederum sagen, dass sie mehr Geld von Strommärkten wie PJM benötigen, um sicherzustellen, dass sie Gas bekommen und bei Bedarf bereit sind.

Für einige Beobachter des Stromnetzes gibt es noch viel zu tun für die Bundesregierung. FERC hat beispielsweise darüber nachgedacht, ob eine interregionale Übertragungsanforderung – eine bestimmte Strommenge, die zwischen regionalen Systemen übertragen werden kann – eingeführt werden sollte, um die elektrische Zuverlässigkeit zu verbessern. Befürworter beschreiben es als die Schaffung eines Rasters, das größer ist als das Wetter.

„Es ist eine Versicherungspolice gegen all diese Ereignisse, Strom aus einer anderen Region beziehen zu können“, sagte Goggin.

von Robert Zullo, Michigan Advance 2. August 2023

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Robert Zullo ist ein nationaler Energiereporter mit Sitz im Süden von Illinois, der sich auf erneuerbare Energien und das Stromnetz konzentriert. Robert kam 2018 als Gründungsredakteur des Virginia Mercury zum States Newsroom. Davor war er 13 Jahre lang als Reporter und Redakteur bei Zeitungen in Virginia, New Jersey, Pennsylvania und Louisiana tätig. Er hat einen Bachelor-Abschluss vom College of William and Mary in Williamsburg, Virginia. Er wuchs in Miami, Florida und im Zentrum von New Jersey auf.