Les pannes de courant au Texas ont montré comment les extrêmes climatiques menaçaient les systèmes énergétiques aux États-Unis

Les pannes de courant au Texas ont montré comment les extrêmes climatiques menaçaient les systèmes énergétiques aux États-Unis

 

Les experts et les politiciens n'ont pas tardé à pointer du doigt la débâcle au Texas qui a laissé des millions de personnes sans électricité ni eau potable pendant le gel de février. Beaucoup ont blâmé l'État marché de l'électricité déréglementé, faisant valoir que le Texas a donné la priorité à une énergie bon marché plutôt qu'à la fiabilité.

Mais les extrêmes climatiques font des ravages croissants sur les systèmes énergétiques à travers les États-Unis, indépendamment de la politique locale ou des particularités des réseaux régionaux. Par exemple, les conservateurs ont soutenu que la sur-réglementation a provoqué des pannes généralisées en Californie au milieu de la chaleur extrême et des incendies de forêt à l'été 2020.

En tant qu' professeur d'ingénierie étudiant la résilience des infrastructures face au changement climatique, Je m'inquiète du risque croissant de pannes provoquées par le climat dans tout le pays. À mon avis, les événements au Texas offrent trois leçons importantes aux planificateurs énergétiques à travers les États-Unis.

Pas assez d'attention aux extrêmes climatiques

Les experts conviennent largement que l'Electric Reliability Council of Texas, ou ERCOT, la société à but non lucratif qui gère le réseau électrique de la majeure partie de l'État, n'a pas anticipé à quel point la demande augmenterait avant la vague de froid de février. ERCOT a un historique de manque de capacité pour répondre aux poussées hivernales de la demande. La grille d'état a failli s'effondrer lors d'une tempête hivernale en 2011 et expérimenté un autre de justesse en 2014, en évitant de justesse les pannes de courant.

Mais les gestionnaires de réseau ailleurs ont également sous-estimé l'influence des extrêmes climatiques sur la demande d'électricité. Je vois de nombreuses similitudes entre Crise électrique de l'été 2020 en Californie et les événements récents au Texas.

Dans les deux cas, les conditions météorologiques extrêmes ont entraîné une augmentation inattendue de la demande et une réduction de la capacité de production en même temps. Les opérateurs énergétiques n'ayant pas prévu ces effets, ils ont dû recourir à des pannes de courant continu pour éviter des catastrophes encore plus graves.

Dans les études que j'ai menées dans mon laboratoire de recherche et en collaboration avec hydroclimatologue Rohini Kumar, nous avons constaté que les planificateurs de l'énergie dans de nombreuses régions des États-Unis sous-estimer considérablement la sensibilité de la demande d'électricité aux facteurs climatiques. Cette tendance a des implications importantes pour la sécurité et fiabilité des réseaux électriques.

Par exemple, dans une étude publiée en avril 2020, nous avons analysé l'utilisation de modèles d'intelligence artificielle pour la prévision énergétique qui expliquait le rôle de l'humidité en plus de la température de l'air. Nous avons constaté que de tels modèles pourraient rendre les prévisions de la demande d'énergie pour la climatisation par temps chaud beaucoup plus précises aux États-Unis.

Les gestionnaires de réseau peuvent se préparer plus efficacement aux effets du changement climatique sur l'offre et la demande en utilisant des modèles et des logiciels de prévision que les chercheurs universitaires ont déjà développés. Bon nombre de ces nouvelles solutions ont été publié dans des revues en libre accès.

Les pannes de courant au Texas ont montré comment les extrêmes climatiques menaçaient les systèmes énergétiques aux États-UnisRésultats publiés dans la revue Climactic Change à partir d'un modèle qui prédit combien la consommation estivale d'électricité et d'eau dans les villes du Midwest pourrait augmenter en raison du changement climatique entre 2030 et 2052. Ces projections ne prennent en compte que les effets climatiques, pas d'autres facteurs tels que la croissance démographique ou les changements technologiques . Greg Simmons / Université Purdue, CC BY-ND

L'eau, l'électricité et le gaz naturel sont connectés

L'électricité, l'eau et le gaz naturel sont des ressources essentielles, et il est difficile d'en avoir aucun sans les autres. Par exemple, le forage au gaz naturel consomme de l'électricité et de l'eau. De nombreuses centrales électriques brûlent du gaz naturel pour produire de l'électricité. Et le transport de l'eau et du gaz nécessite de l'électricité pour les pomper à travers des pipelines.

En raison de ces connexions étroites, les pannes dans un système sont vouées à se répercuter sur les autres et à créer une cascade d'interruptions de service. Par exemple, lors de la vague de froid au Texas, les pompes utilisées pour extraire le gaz dans l'ouest du Texas ne pouvait pas fonctionner en raison de coupures d'électricité. Cela a réduit de moitié la production des champs de gaz de l'État, ce qui a à son tour mis à rude épreuve la production d'électricité alimentée au gaz. Pannes de courant également pompage et traitement de l'eau entravés, permettant potentiellement aux bactéries de s'infiltrer dans les approvisionnements en eau.

Dans un projet collaboratif mettant en relation des chercheurs Purdue University, les University of Southern California, et le Université de Californie-Santa Cruz, nous analysons les moyens d'éviter ce type de panne en cascade. Une stratégie prometteuse consiste à installer des sources de production décentralisées, telles que des panneaux solaires ou de petites éoliennes avec batteries, aux points d'interconnexion critiques entre les systèmes d'énergie, d'eau et de gaz naturel.

De leur côté, les consommateurs doivent également comprendre ces connexions. Prendre une douche chaude ou faire fonctionner un lave-vaisselle consomme de l'eau, ainsi que de l'électricité ou du gaz pour le chauffer. Ces points critiques posent souvent des problèmes lors des crises. Par exemple, de récents avis exhortant les Texans à faire bouillir leur eau avant de l'utiliser exercent une pression supplémentaire sur les approvisionnements énergétiques déjà rares.

Nos recherches montrent que les services publics doivent accorder plus d'attention aux connexions entre gaz naturel et électricitéet entre l'eau et l'électricité. Ce faisant, les planificateurs peuvent voir plus précisément comment les conditions climatiques affecteront la demande, en particulier sous le changement climatique. Les pénuries de gaz rampantes et les pannes d'électricité et d'eau au Texas sont un signe que les opérateurs d'infrastructure doivent comprendre plus clairement à quel point ces ressources sont étroitement liées, non seulement pendant le fonctionnement normal, mais aussi pendant les crises qui peuvent toutes les perturber à la fois.

Les pannes de courant au Texas ont montré comment les extrêmes climatiques menaçaient les systèmes énergétiques aux États-UnisDes personnes sans électricité chez elles se reposent dans un magasin de meubles Gallery à Houston après que le propriétaire a ouvert l'entreprise comme abri le 16 février 2021. AP Photo / David J. Phillip

L'avenir sera différent

Certains commentaires sur la catastrophe du Texas l'ont qualifié de «événement cygne noir"Qui n'aurait jamais pu être prédit - ou pire encore, un "coup de météore. » En fait, l'État a publié un plan d'atténuation des risques en 2018, qui a clairement mis en garde contre la possibilité que des conditions hivernales rigoureuses entraînent des pannes généralisées. Et il a noté que de tels événements seraient beaucoup plus perturbateurs au Texas que dans d'autres régions qui connaissent des hivers plus rigoureux.

Dans une étude de 2016, plusieurs collègues et moi-même avons averti que les mesures et normes actuelles de fiabilité du réseau aux États-Unis étaient inadéquats, notamment en ce qui concerne les risques climatiques. Nous avons conclu que ces normes «ne parviennent pas à fournir une structure d'incitation suffisante pour les services publics pour garantir de manière adéquate des niveaux élevés de fiabilité pour les utilisateurs finaux, en particulier lors d'événements climatiques à grande échelle.

Selon moi, un paradigme dominant de «plus rapide, meilleur, moins cher» dans la planification énergétique exerce une pression croissante sur l'infrastructure vieillissante de notre pays. Je crois qu'il est temps que les planificateurs énergétiques soient plus proactifs et investissent intelligemment dans des mesures qui aideront les systèmes électriques à gérer les événements météorologiques extrêmes.

Les étapes clés devraient inclure la mise à profit analyses prédictives pour éclairer la planification des catastrophes; comptabiliser incertitude climatique dans la gestion des infrastructures; l'amélioration des normes de fiabilité des réseaux de transport et de distribution d'électricité; et diversifier la combinaison de combustibles que tous les États utilisent pour produire de l'électricité. Sans de telles étapes, les interruptions fréquentes des services critiques pourraient devenir la nouvelle norme, avec coûts élevés et de forts impacts - en particulier sur le Américains les plus vulnérables.

A propos de l'auteur

Roshanak (Roshi) Nateghi, professeur adjoint de génie industriel, Purdue University

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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