Stromausfall In Texas Unterstreicht Drohende Klimatests

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-07-27 17:19

Bei extremen Wetterbedingungen werden Stromnetze und Energieversorgungssysteme zunehmend getestet.

Das Stromnetz in Texas ist im Sommer 2019 fast zusammengeschmolzen, als die sengenden Temperaturen den Strombedarf in die Höhe trieben.

Der staatliche Netzbetreiber konnte das Licht anhalten, aber viele Beobachter waren besorgt. Sie fragten sich, ob Kraftwerke in Texas in der Lage sein würden, die steigende Nachfrage zu befriedigen, die hauptsächlich von Anwohnern getragen wurde, die nach dem Zifferblatt ihrer Klimaanlagen griffen.

Als das Stromnetz diese Woche wieder geschlossen wurde und 4 Millionen Menschen in Texas ohne Strom waren, hatte dies einen ganz anderen Grund: extreme Kälte, wie sie der Staat noch nie gesehen hatte.

Die Schleudertrauma-Krisen unterstreichen die Herausforderung, vor der Energieplaner in einer sich erwärmenden Welt stehen. Extreme Wetterbedingungen belasten zunehmend Stromnetze, Gaspipelines und andere Teile der Energieinfrastruktur. Die genaue Art und Weise, in der diese Tests eintreffen, ist jedoch schwer vorherzusagen.

"Was wir sehen, ist die Notwendigkeit, Systeme so vorzubereiten, dass sie einer Vielzahl von Ereignissen standhalten: Waldbrände, Dürren, Hurrikane, jetzt ein Tiefkühlzustand", sagte Daniel Cohan, Atmosphärenforscher und Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Rice University in Houston. "Alle außer vielleicht dem Einfrieren werden durch den Klimawandel verschärft."

In der Tat ist die Rolle des sich ändernden Klimas im Kälteeinbruch dieser Woche unklar.

Eine wachsende Zahl wissenschaftlicher Forschungen legt nahe, dass Anfälle extremer Kälte eine Funktion eines sich erwärmenden Planeten sein können. Die Wissenschaft ist kaum geklärt, aber die anfängliche Theorie besagt, dass mit steigenden Temperaturen in der Arktis kalte Luft in niedrigere Breiten gedrückt wird. Das Ergebnis ist eine seltsame Zweiteilung, bei der die Winter im Durchschnitt wärmer werden, aber durch kalte Luftstöße unterbrochen werden können.

Judah Cohen, Klimaforscherin und Direktorin für saisonale Prognosen bei Atmospheric and Environmental Research, einem Umweltanalyseunternehmen, ist eine der führenden Befürworterinnen dieser Idee. Seine eigenen Untersuchungen legen eine statistische Korrelation zwischen Warmperioden in der Arktis und extremem Winterwetter in den USA nahe. Wenn es zu einer Erwärmung kommt, sind Winterstürme oft nicht weit entfernt.

Unter Entscheidungsträgern herrscht die Idee vor, dass "zunehmende Treibhausgase zu einem wärmeren Winter und weniger Schnee führen", sagte Cohen. "Und ich versuche zu argumentieren, dass es komplexer ist."

Was in Texas passiert ist, fügte er hinzu, "ist wirklich eine Art Lehrbuchfall für das, was ich argumentiert habe."

Dies ist nicht das erste Mal, dass der Staat einen Winterausfall erlebt. Im Jahr 2011 führten kalte Temperaturen zu einem Anstieg des Strombedarfs und zum Einfrieren einer Ansammlung von Kohle- und Gasanlagen. Die Bemühungen, die Kraftwerke in Texas zu winterfest zu machen, scheinen unzureichend gewesen zu sein, sagten Branchenbeobachter.

Der Electric Reliability Council von Texas, der Netzbetreiber, der den größten Teil des Bundesstaates versorgt, berichtete gestern, dass 29.000 Megawatt Wärmekapazität wie Gas und Kohle offline sind. Etwa 16.000 MW erneuerbare Energieerzeugung wurden ebenfalls stillgelegt. Die Nuclear Regulatory Commission berichtete gestern, dass eine Einheit im Kernkraftwerk von South Texas ausgefallen sei.

Einfrieren an den Bohrlochköpfen begrenzte die Gasversorgung weiter, ebenso wie die Nachfrage nach dem Kraftstoff stieg. Kraftwerke hatten Schwierigkeiten, Gas zu sichern, da die Nachfrage nach Wohn- und Gewerbeheizungen Vorrang vor dem System hat.

"Es betrifft jeden Teil der Lieferkette. Es sind nicht nur Drähte. Es sind nicht nur Pipelines. Es sind nicht nur Kraftwerke - es ist das Ganze “, sagte Melissa Lott, eine leitende Wissenschaftlerin am Center on Global Energy Policy der Columbia University. "Und wenn wir dies in Zukunft verhindern wollen, müssen wir uns überlegen, wie wir in das System reinvestieren, um es stärker, widerstandsfähiger und zuverlässiger zu machen."

Wie oft Texas Luftstöße in der Arktis erleben könnte, ist ungewiss. Die Hauptursache für den Kältestreifen dieser Woche liegt in einem riesigen atmosphärischen Strom, der als Polarwirbel bekannt ist. Es ist eine Niederdruckmasse kalter Luft, die oben auf der Welt herumwirbelt.

Wissenschaftliche Debatte

Der polare Wirbel bleibt normalerweise auf die Arktis beschränkt. Aber manchmal führt eine Störung dazu, dass es wackelt oder sogar in Stücke zerbricht und kalte Luft nach Süden strömt. Ein plötzlicher Temperaturanstieg hoch in der Atmosphäre kann beispielsweise den Polarwirbel aus dem Gleichgewicht bringen.

Diese Ausbrüche in der Arktis können überall dort, wo sie landen, von den USA bis nach Sibirien, extremes Winterwetter auslösen.

Was in Texas passiert ist, ist die extremste Episode in einer Flut verrückten Winterwetters, die in den letzten Wochen mit dem Polarwirbel verbunden war. Der Wirbel ist seit Januar nach einem plötzlichen Erwärmungsereignis in der Stratosphäre wackelig. Es hat extreme Temperaturen und starken Schneefall in weiten Teilen des Nordostens der USA ausgelöst.

Obwohl dies nicht intuitiv zu sein scheint, glauben einige Wissenschaftler, dass solche plötzlichen Winterstürme möglicherweise Verbindungen zum Klimawandel haben.

Laut Cohen und einer Reihe anderer Klimaforscher können steigende Temperaturen in der Arktis - derzeit eine der am schnellsten erwärmenden Regionen der Erde - die Wahrscheinlichkeit dieser Polarausbrüche erhöhen. Die Theorie besagt, dass ein Anstieg der arktischen Temperaturen oder eine arktische Hitzewelle die Art von atmosphärischem Erwärmungsereignis auslösen kann, das den polaren Wirbel destabilisiert.

Arktische Hitzewellen werden häufiger und schwerer, wenn sich das Klima weiter erwärmt. Wenn die Theorie richtig ist, würde dies darauf hindeuten, dass Wackelbewegungen im Polarwirbel in Zukunft häufiger auftreten können.

Es gibt noch einige wissenschaftliche Debatten über die Idee.

Während Cohens Arbeit einen statistischen Zusammenhang zwischen arktischen Erwärmungsepisoden und schwerem Winterwetter nahe legt, hatten Klimamodelle Schwierigkeiten, den Effekt zu simulieren. Einige Experten haben vorgeschlagen, dass der Einfluss des arktischen Klimas relativ schwach sein könnte oder dass es einen dritten Faktor geben könnte, der sowohl die Erwärmung der Arktis als auch extreme Winterstürme antreibt.

Eine in Nature Climate Change veröffentlichte Studie aus dem Jahr 2019 untersuchte die Zusammenhänge zwischen dem Rückgang des arktischen Meereises, von dem Wissenschaftler glauben, dass es stark mit der Erwärmung der Arktis zusammenhängt, und den kalten Wintern in den mittleren Breiten. Es kam zu dem Schluss, dass vorübergehende Verschiebungen der großräumigen Zirkulationsmuster auf der Nordhalbkugel gleichzeitig zu einem Rückgang des Meereises und zu einer Intensivierung des Winterwetters führen können.

Zwei der Autoren der Studie, Russell Blackport und James Screen von der University of Exeter, erneuerten ihre Position in einem Brief an den Herausgeber, der im November in Nature Climate Change veröffentlicht wurde.

Sie argumentieren, dass die Welligkeit des Jetstreams oder die Häufigkeit extremen Winterwetters in den letzten Jahren nicht wirklich zugenommen hat und dass der Einfluss des arktischen Klimas auf das Wetter in mittleren Breiten wahrscheinlich schwach ist.

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Dennoch scheint Cohens Arbeit darauf hinzudeuten, dass es einen Zusammenhang gibt, der die Erwärmung der Arktis mit dem Winterwetter in den USA verbindet.

Wenn er Recht hat, heißt das nicht unbedingt, dass Texas sich jedes Jahr auf einen Wintersturm einstellen muss. Was in Texas passiert ist, wird wahrscheinlich ein relativ seltenes Ereignis bleiben - Ausbrüche in der Arktis reichen nicht oft so extrem nach Süden.

Es ist auch wahr, dass das Winterwetter insgesamt milder wird.

Die Ereignisse dieser Woche sind jedoch eine erschütternde Erinnerung daran, sich auf das Unerwartete in einer sich erwärmenden Welt vorzubereiten. Der Klimawandel ist mit allen Arten von plötzlichen, extremen Ereignissen verbunden - Hitzewellen, Hurrikanen und Waldbränden gleichermaßen. Winterwetterkatastrophen können nur ein weiterer Teil der Mischung sein.

Der Stromausfall in Texas erfolgt sechs Monate nach Unterbrechungen der Stromversorgung in Kalifornien. Die Aufsichtsbehörden des Goldenen Staates führten diese Stromausfälle auf extreme Temperaturen zurück, die durch den Klimawandel und den Mangel an verfügbaren Erzeugungsressourcen zur Deckung des Strombedarfs verursacht wurden.

Im Fall von Texas hat ERCOT den Klimawandel nur schlecht in seine Planungsübungen einbezogen, sagte Alison Silverstein, eine ehemalige texanische Versorgungsaufsichtsbehörde, die jetzt als Energieberaterin arbeitet. Sie argumentierte, dass die Steigerung der Energieeffizienz oder die Verbesserung der Übertragungsverbindungen mit anderen regionalen Netzen die Widerstandsfähigkeit von Texas verbessern würde.

"Niemand außer Al Gore hat darüber nachgedacht, wie hässlich die Dinge werden könnten und wie wir unsere Pläne und Regeln ändern müssen", sagte Silverstein.

Ein Großteil der gestrigen Debatte verlief jedoch nach bekannten parteipolitischen Maßstäben. Senator Steve Daines, ein Republikaner aus Montana, hat 2014 ein Foto eines Hubschraubers in Schweden retweetet, auf dem ein gefrorenes Windturbinenblatt mit Enteiser besprüht wurde.

"Texas ist festgefroren, da die Leute keine Macht mehr haben, sicher und warm zu bleiben", schrieb er. „Dies ist ein perfektes Beispiel für die Notwendigkeit zuverlässiger Energiequellen wie Erdgas und Kohle.“

ERCOT-Beamte sagten ihrerseits, dass Ausfälle auf breiter Front seien.

"Wir sehen den Verlust über die verschiedenen Generationen hinweg, und tatsächlich kamen diese Verluste fast zur gleichen Zeit, als wir sahen, wie der Sturm durchbrach und Auswirkungen auf viele verschiedene Generationenarten hatte", sagte Bill Magness, CEO von ERCOT eine Telefonkonferenz mit Reportern.

Das texanische Stromnetz hat in den letzten Jahren einen raschen Wandel erfahren. Kohle machte 2010 40% der Stromerzeugung aus, ging aber laut ERCOT-Zahlen im vergangenen Jahr auf 18% zurück. Der Rückgang ist auf eine Reihe von Stilllegungen großer Anlagen und die Tatsache zurückzuführen, dass die noch in Betrieb befindlichen Kohlekraftwerke weniger in Betrieb sind.

Die Windenergie hat inzwischen zugenommen und macht 2020 23% der Stromerzeugung von ERCOT aus.

Experten waren sich jedoch uneinig, ob die stillgelegte Kohlekapazität des Staates das Netz hätte retten können. Einige, wie Silverstein, stellten fest, dass gefrorene Kohlepfähle im Nordosten der USA eine der Hauptursachen für Ausfälle waren, die durch den Polarwirbel verursacht wurden, der die Region 2014 vereiste.

Andere sagten, dies sei eine potenzielle Warnung für Staaten, die Kohlekraftwerke massenhaft schließen wollen. Texas hätte wahrscheinlich von der Instandhaltung der in den letzten Jahren geschlossenen Kohlekraftwerke profitiert, sagte Tony Clark, ein Republikaner, der Mitglied der Federal Energy Regulatory Commission war.

Beide sagten jedoch, dass die Konzentration auf einen Kraftstoff den weiteren Punkt über das, was den Staat derzeit leidet, verfehlt, sagte Clark. Alle Formen der Stromerzeugung haben Stärken und Schwächen. Ein vielfältiges Energiesystem ist besser in der Lage, extreme Wetterereignisse zu bewältigen. In Clarks Fall argumentierte er, dass der texanische Strommarkt nicht die Garantien biete, um einem Worst-Case-Szenario standzuhalten, sagte er.

"Sie müssen über ein Regulierungssystem verfügen, das sicherstellt, dass die finanzielle Rentabilität des Generators mit der Zuverlässigkeit des Systems übereinstimmt", sagte Clark.

Cheryl LaFleur, eine Demokratin, die neben Clark bei FERC tätig war, sagte, dass Kämpfe um die Rolle erneuerbarer Energien und fossiler Brennstoffe beim Stromausfall in Texas die größeren Probleme verschleiern. Eine gründliche Studie ist erforderlich, um festzustellen, was letztendlich die Störung verursacht hat.

Trotz einiger Fortschritte bei der Härtung der Strominfrastruktur auf klimabedingte Wetterereignisse werden die Schwachstellen des Stromversorgungssystems immer noch deutlich.

„Die Klimareaktion besteht aus zwei Teilen. Eine davon ist die Abschwächung der Auswirkungen des Klimawandels durch Reduzierung der von uns ausgestoßenen Treibhausgase. Und der zweite wird vorbereitet “, sagte LaFleur. "Die Tatsache, dass wir immer noch anfällig für dieses extreme Wetter sind, legt nahe, dass noch mehr zu tun ist."