การป้องกันไฟดับต้องทบทวนโครงข่ายใหม่
BY นีล ธเนศะ | เผยแพร่ 3 ก.ย. 2564 13:00 น.
สิ่งแวดล้อม
ศาสตร์
สายส่งตอนพระอาทิตย์ตก
สายส่งไฟฟ้าทำให้โครงข่ายไฟฟ้าอ่อนแอ Pixabay
หนึ่งสัปดาห์หลังจากพายุเฮอริเคนไอดาทำให้เกิดแผ่นดินถล่มในรัฐลุยเซียนา บ้านและธุรกิจมากกว่าล้านหลังในภูมิภาคนี้ยังคงไม่มีไฟฟ้าใช้ ลมความเร็ว 150 ไมล์ต่อชั่วโมงได้ทำลายสายส่งทั้งแปดสายที่ส่งพลังงานไปยังเมือง พร้อมกับโรงไฟฟ้าสองแห่ง ซึ่งหนึ่งในนั้นเพิ่งเปิดเมื่อปีที่แล้วโดยมีสัญญาที่ชัดเจนว่าจะป้องกันไฟดับ ในขณะที่ไอดาเป็นพายุที่มีกำลังแรงอย่างน่ากลัว แต่ก็เป็นเพียงเหตุการณ์ล่าสุดจากปีนี้ปีเดียวที่แสดงให้เห็นว่าสภาพอากาศสุดขั้วเป็นเรื่องปกติรูปแบบใหม่ ฤดูหนาวที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในเท็กซัสเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา ทำให้มีผู้เสียชีวิตหลายร้อยคนและอีกนับล้านคนไม่มีไฟฟ้าใช้ ในขณะที่คลื่นความร้อนในฤดูร้อนในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือทำให้สายไฟละลายและทำให้เกิดไฟฟ้าดับ
เหตุการณ์เหล่านี้เผยให้เห็นถึงความเป็นจริง
โดยสิ้นเชิง: โครงข่ายไฟฟ้าของอเมริกาไม่ได้เตรียมพร้อมสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและสภาพอากาศที่รุนแรงที่จะตามมา ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าไฟฟ้าดับไม่จำเป็นต้องเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แม้ว่าการป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าดับทั้งหมดอาจต้องมีการคิดใหม่ถึงวิธีการทำงานของกริด
ทุกวันนี้ การส่งไฟฟ้าไปที่บ้านของคุณค่อนข้างตรงไปตรงมา: โรงไฟฟ้าผลิตไฟฟ้า ไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านสายส่งไฟฟ้าแรงสูงในระยะทางไกลไปยังสถานีไฟฟ้าย่อยและหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งจะแปลงไฟฟ้าแรงสูงเป็นไฟฟ้าแรงต่ำ ( โดยปกติจะใช้ไฟ 120 โวลต์ในสหรัฐอเมริกา) ซึ่งจากนั้นจะขนส่งโดยสายส่งไปยังบ้านและธุรกิจ อุตสาหกรรมพลังงานเรียกการตั้งค่านี้ว่าการออกแบบ “ซี่ล้อและดุมล้อ” ซึ่งจำลองแบบหลวมๆ หลังจากที่ล้อจักรยานส่งกำลังเหยียบจากจุดศูนย์กลางของล้อซี่ล้อออกไปที่ขอบล้อ
ในสถานการณ์ปกติ ระบบนี้ทำงานได้ค่อนข้างดี แต่สภาพอากาศที่รุนแรงมักจะเปิดโปงจุดอ่อนหลายจุดในตาราง ลมแรงจากพายุเฮอริเคนอาจทำให้เสากระจายล้มหรือกระแทกสายส่งไฟฟ้าเข้าใส่กัน ทำให้เกิดประกายไฟและไฟไหม้ได้ น้ำท่วมอาจทำให้สถานีย่อยจมน้ำ และความหนาวเย็นสุดขั้วอาจทำให้บ่อน้ำและท่อต่างๆ กลายเป็นน้ำแข็งที่ส่งเชื้อเพลิงไปยังโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ (ซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในเท็กซัสเมื่อต้นปีนี้) ความล้มเหลวที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของกริดอาจทำให้เกิดไฟฟ้าดับได้ และยิ่งปัญหาใกล้แหล่งมากขึ้น เช่น สายส่งไฟฟ้าขัดข้องหรือโรงไฟฟ้าที่ไม่ได้ใช้งาน เป็นต้น ยิ่งไฟฟ้าดับที่ใหญ่ขึ้นและยาวขึ้นเท่านั้น เสากระจายสินค้าที่คุณอาจเห็นบนถนนของคุณได้รับการออกแบบให้ได้รับการแก้ไขอย่างรวดเร็วและมีผลเฉพาะกับพื้นที่ขนาดเล็กเท่านั้น โรงไฟฟ้าให้บริการผู้คนนับล้านและซับซ้อนกว่า แต่ไม่น่าจะล้มเหลว
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้สมการความน่าเชื่อถือแย่ลง “เรามีสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้นโดยส่วนใหญ่ไม่ได้คาดการณ์ว่าสภาพอากาศ น้ำท่วม และฝน” ไมค์ เจคอบส์ นักวิเคราะห์พลังงานอาวุโสของสหภาพนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง กล่าว ไม่มีใครคิดเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเมื่อมีการสร้างมาตรฐานการออกแบบสำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงาน เขาอธิบาย “ดังนั้น สมมติฐานจำนวนหนึ่งของเราเกี่ยวกับสิ่งที่เพียงพอในการสร้างอาจไม่ทันสมัยสำหรับสิ่งที่เราเห็นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในขณะนี้ นับประสาอีกสามสิบหรือสี่สิบปีต่อจากนี้”
ตามที่ Popular Science เขียนไว้เมื่อปีที่แล้ว
อายุเป็นปัญหาที่ใหญ่ที่สุดปัญหาหนึ่งที่ส่งผลต่อโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่มีอยู่ของประเทศ ชิ้นส่วนของกริดที่ติดตั้งโดยมีอายุคาดเฉลี่ยสี่สิบหรือห้าสิบปีได้ผ่านพ้นวันหมดอายุไปนานแล้วโดยไม่ได้เปลี่ยน (อุปกรณ์บางชิ้นมีอายุย้อนไปถึงปี ค.ศ. 1920) และพวกเขาก็เริ่มแสดงอายุ Richard Campbell ผู้เชี่ยวชาญด้านนโยบายพลังงานที่ Library of Congress กล่าวว่า “สิ่งต่างๆ ทำงานร่วมกันได้ตราบเท่าที่มีไฟฟ้าดับ “ความเสียหายบางส่วนเกิดจากความรุนแรงของพายุที่เพิ่มขึ้น แต่ความเสียหายบางส่วนอาจเกิดจากโครงสร้างพื้นฐานที่ล้าสมัย”
[ที่เกี่ยวข้อง: พายุเฮอริเคนที่หมุนวนอย่างช้าๆ มักจะอันตรายกว่า—และกำลังเกิดขึ้นบ่อยขึ้น]
การบำรุงรักษาไม่จำเป็นต้องเป็นหัวข้อที่น่าตื่นเต้นที่สุด แต่เป็นองค์ประกอบสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างพื้นฐานกริดที่มีอยู่จะไม่ล้มเหลวในกรณีฉุกเฉิน นอกจากนี้ยังให้โอกาสในการติดตั้งอุปกรณ์ที่ไม่เพียงแต่ใหม่กว่าแต่ยังดีกว่าอีกด้วย แทนที่จะเปลี่ยนเสาไฟฟ้าไม้อันหนึ่งเป็นอีกอัน แคมป์เบลล์กล่าวว่าเสาไฟฟ้าทดแทนสามารถทำจากวัสดุที่แข็งแรงกว่า เช่น คอนกรีตหรือเหล็ก ซึ่งจะทำงานได้ดีกว่าเมื่อยืนรับพายุ เมื่อจำเป็นต้องอัปเดตสถานีย่อย สามารถสร้างได้ไม่กี่ชั้นเพื่อไม่ให้น้ำท่วม สายส่งใหม่สามารถติดตั้งด้วยสารเคลือบพิเศษเพื่อไม่ให้เกิดประกายไฟหรือหลอมละลายเมื่อถูกเป่าเข้าหากัน
หนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่ทนทานต่อสภาพอากาศมากที่สุดคือการวางสายไฟไว้ใต้ดิน ซึ่งพวกเขาจะป้องกันจากผลกระทบของสภาพอากาศที่รุนแรง “สิงคโปร์มีระบบส่งกำลังใต้ดินเป็นส่วนใหญ่” จอห์น มูรา ผู้อำนวยการฝ่ายการประเมินความน่าเชื่อถือและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของ North American Electric Reliability Corporation กล่าว “พวกเขามีสถิติความน่าเชื่อถือในการส่งสัญญาณที่สูงที่สุดในโลก”
แต่ธรณีวิทยาของอเมริกาเหนือนั้นแตกต่างกันไปตามภูมิภาค ซึ่งแต่ละภูมิภาคก็มีความท้าทายในตัวเอง และการวางสายไฟไว้ใต้ดินก็ไม่แพง—ขึ้นอยู่กับธรณีวิทยา ค่าใช้จ่ายจะอยู่ที่ 3 ถึง 10 เท่าของค่าโสหุ้ยแบบดั้งเดิม และบริษัทสาธารณูปโภคต่างๆ เพื่อส่งต่อค่าใช้จ่ายเหล่านั้นให้กับลูกค้าที่โดยทั่วไปไม่ต้องการจ่ายราคาที่สูงขึ้น สายใต้ดินก็ไม่ผิดพลาดเช่นกัน พวกมันแก้ไขได้ยากกว่า มูร่ากล่าว และพวกเขาอาจเข้าไปพัวพันกับระบบรากของต้นไม้ที่ตกลงมาในพายุ
การแก้ไขโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสมการ การป้องกันไฟดับอย่างแท้จริง จาคอบส์กล่าวว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนวิธีการผลิตและการจ่ายไฟฟ้า “เราไม่มีความจุเหลือเฟือเท่าที่เหตุการณ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเราควรมี” เขากล่าว พลังงานหมุนเวียนสามารถเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นได้ การเพิ่มฟาร์มกังหันลมและโซล่าร์ฟาร์มให้กับโครงข่ายไฟฟ้าจะทำให้แหล่งไฟฟ้ามีให้สำหรับสาธารณูปโภคที่หลากหลาย ดังนั้น ความล้มเหลวของโรงไฟฟ้าเพียงแห่งเดียวไม่ได้หมายถึงการปิดระบบไฟฟ้าในท้องที่โดยสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม Moura ชี้ให้เห็นว่าขณะนี้มีกำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนเพิ่มเติมในกริดที่มีอยู่อย่างจำกัด สายไฟไม่สามารถขนส่งพลังงานได้ไม่จำกัด ดังนั้นการใช้ประโยชน์จากพลังงานหมุนเวียนอย่างเต็มที่จะต้องสร้างระบบส่งกำลังที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งร่างกฎหมายโครงสร้างพื้นฐานของประธานาธิบดีไบเดนมีเป้าหมายที่จะทำ
อุปสรรคใหญ่อีกประการหนึ่งสำหรับพลังงานหมุนเวียนคือเรื่องของการจัดเก็บ “ปัจจุบัน พลังงานถูกใช้ไปอย่างแน่นอนเมื่อผลิต” Moura กล่าว แต่พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ค่อนข้างคาดเดาไม่ได้เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล บางวันสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าที่จำเป็น ในขณะที่พลังงานอื่นๆ (เช่น วันที่เมฆมากหรือไม่มีลมแรง) อาจผลิตได้น้อยมาก การสร้างวิธีที่เชื่อถือได้ในการจัดเก็บพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ไว้เป็นเวลานาน ไม่เพียงแต่ช่วยให้พลังงานหมุนเวียนกลายเป็นแหล่งพลังงานกระแสหลักมากขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ยังช่วยกักเก็บพลังงานที่เราสามารถใช้ได้ในภาวะวิกฤตอีกด้วย
