Quão incógnito foi o insensível do Texas em fevereiro de 2021?

por James Doss-Gollin, David J Farnham, Upmanu Lall, Vijay Modi
|16 de março de 2021

Guardas do Texas ajudam um motorista recluso na neve e no gelo em 17 de fevereiro de 2021 em Abilene, Texas. Foto: Sargento da Guarda pátrio do tropa do Texas. Yvonne Ontiveros

O Dia dos Namorados trouxe o ar do Ártico para o meio e sul dos Estados Unidos e, com ele, interrupção generalizada de chuva, eletricidade e sistemas de chuva muito vulneráveis. Milhões de pessoas perderam robustez e a capacidade de aquecer suas casas. As estradas congelaram, os canos estouraram e a rede de chuva falida deixou muitos sem chuva potável.

A infraestrutura falhou de várias maneiras. Peças e equipamentos (bombas, válvulas, tubos, pás de turbinas eólicas, etc.) que não foram devidamente projetados e com ar condicionado para essas baixas temperaturas estavam funcionando incorretamente. Por sua vez, esse equipamento fez com que os sistemas críticos de robustez, geração de robustez e chuva parassem de funcionar. Ao mesmo tempo, a crescente demanda por robustez (tanto eletricidade quanto gás) para manter os edifícios aquecidos adicionou tensão à rede elétrica. Quando partes da rede elétrica falharam ou foram propositalmente desligadas devido ao fornecimento insuficiente, isso causou falhas ou desligamentos dos sistemas de gás e chuva que dependem de eletricidade para operar.

Quão inesperado e generalizado foi esse insensível? O que o poderoso aumento no consumo de eletricidade nos disse que quase causou um colapso? Avaliamos essas questões e apresentamos nossos resultados e recomendações a uma revista revisada por pares para publicação. subalterno está um breve resumo de nossas descobertas.

Para a primeira pergunta: até que ponto esse evento climatológico foi inesperado e generalizado? – Analisamos os dados históricos medindo o insensível em todo o estado. Essa medida é chamada de graus de aquecimento.

Os graus de aquecimento medem a diferença entre a temperatura do ar extrínseco e uma temperatura interna confortável de 68 ºF. Por exemplo, quando a temperatura externa de uma célula é 8F, os graus de aquecimento são 60F, um valor extremo para o Texas. Os graus de aquecimento são um bom indicador da procura de electricidade e gás para aquecimento, muito porquê da procura de gás em universal, uma vez que o gás originário é utilizado tanto para gerar electricidade porquê para aprovisionamento directo de fornos e caldeiras de aquecimento. A demanda de aquecimento no cenário anterior, por exemplo, será o duplo quando a temperatura externa for de 38 ºF, com graus de aquecimento de 30 ºF.

Se você acha que o Texas é um tabuleiro de xadrez, calculamos os graus de aquecimento para cada célula da rede estadual, a cada hora de inverno desde 1950. Adicionamos graus de aquecimento à região atendida pela rede interconectada que abastece a maior segmento do Texas. Representamos a população variável de cada sítio. (Quanto maior a população, maior a demanda totalidade de robustez para aquecimento.) Essa medida de graus de aquecimento é um bom indicador do pico de demanda de aquecimento em qualquer momento em todo o estado, dada a população atual do estado.

Para ver porquê o evento de fevereiro de 2021 se compara às tempestades históricas que afetaram o Texas, combinamos a população atual com a temperatura todos os dias desde 1950; dessa forma, podemos ver qual seria a demanda de aquecimento se as tempestades passadas afetassem o Texas hoje. Examinamos a seriedade do ramal de temperatura durante o período mais intenso de insensível de seis horas e dois dias durante cada estação de inverno desde 1950. Os resultados são mostrados subalterno.

Eventos extremos de seis horas podem fabricar condições que podem levar à irregularidade de componentes de hardware e desligamento da fábrica. Eventos com mais de dois dias são ainda mais difíceis para a infraestrutura física e podem colocar em risco a vida das populações, pois os sistemas de eletricidade, aquecimento e chuva podem estrear a falhar se os sistemas não forem projetados para isso.

gráfico com duas linhas mostrando os graus de aquecimento desde 1950

Desvios máximos de temperatura anual de 68 ° F ou graus de aquecimento (uma medida da demanda de aquecimento) para períodos frios de pelo menos 6 horas ou pelo menos 2 dias durante cada temporada de inverno desde 1950.

porquê visto supra, o evento de insensível mais insensível de seis horas das últimas sete décadas ocorreu em 1989 (mostrado porquê a temporada de inverno de 1990) com um ramal de temperatura de 61 ºF. O mesmo evento de 1989 registrou um ramal de dois dias de 52F. O evento de seis horas de 1989 foi um pouco pior do que o de fevereiro de 2021.

Se considerarmos a duração de dois dias, três dos últimos 40 anos (1983, 1989 e 2021) tiveram eventos que ultrapassam o ramal de 50F, o que mostra que esses eventos extremos são relativamente comuns. Eventos semelhantes também ocorreram antes de 1950. Entre 1990 e 2020, o ramal de temperatura não foi tão grande.

Em fevereiro de 2011, o insensível extremo causou um aumento na demanda de eletricidade. As usinas de carvão e gás originário não conseguiam seguir e, porquê resultado, o estado implementou paralisações contínuas. De contrato com um relatório da FERC de agosto de 2011: Entre 1º de fevereiro e 4 de fevereiro de 2011, um totalidade de 210 unidades geradoras individuais dentro da espaço de cobertura do Electric Reliability Council of Texas, Inc. (ERCOT), que cobre a maior segmento do Texas, teve uma interrupção, um declínio ou uma irregularidade ao iniciar. A perda de geração foi severa o suficiente em 2 de fevereiro para ocasionar uma capacidade de fardo controlada de 4.000 MW, que afetou muro de 3,2 milhões de clientes. “

O evento de fevereiro de 2011, que não foi tão insensível quanto vários eventos anteriores, foi um alerta para os planejadores do sistema de robustez. Os planejadores do sistema de robustez regional consideraram o evento insensível de 2011 porquê um alerta para tais problemas. No entanto, especula-se que as alterações consideradas necessárias não foram todas implementadas.

A resposta da infraestrutura depende se o equipamento foi exposto às intempéries, seu bom ar condicionado e a combinação de baixas temperaturas, umidade e chuvas. Nós nos perguntamos se muitas das falhas localizadas que ocorreram em fevereiro de 2011 e os impactos em cascata na natividade de sustento teriam sido evitados se o equipamento tivesse sido projetado para suportar as temperaturas observadas em dezembro de 1989. porquê em 2011, o evento de fevereiro de 2021 mais uma vez levou a pedidos para que o Texas “resistisse” à infraestrutura de robustez sátira. De contrato com uma estimativa, muro de 27.000 MW de demanda não estavam sendo atendidos no auge do evento de fevereiro de 2021.

O consumo de eletricidade quase dobrou entre 11 e 15 de fevereiro de 2021. Esse aumento acentuado poderia ser previsto durante o período insensível de 2021? Na verdade, algumas das condições de insensível históricas, juntamente com a população atual e futura e o número de edifícios, poderiam ter sido usadas para projetar qual seria a demanda para este evento. Sabemos que quase 55% dos lares usam eletricidade para aquecimento e também sabemos porquê os diferentes tipos de edifícios respondem a temperaturas mais baixas. À medida que a infraestrutura de robustez subjacente evolui e a demanda aumenta, isso representa uma oportunidade para os planejadores exigirem sistemas de embalagem e aquecimento mais eficientes. Falhas recentes também destacam a oportunidade de edifícios “inteligentes” que poderiam contribuir para uma melhor gestão de fardo em tais eventos extremos. Um prédio inteligente poderia reduzir o consumo de eletricidade ao receber um sinal da utilidade de uma perda iminente de robustez causada por um evento extremo. Isso teria possibilitado a adaptação a essas condições com falhas leves, em vez de graves.

Uma questão em crédulo é se esses eventos serão mais frequentes com as mudanças climáticas. Este não é um tópico de estudo atual, mas há evidências suficientes para sugerir que, independentemente, golpes frios porquê no mês pretérito foram bastante comuns na história do estado e o projeto de infraestrutura não deve ignorar esta informação histórica. O que aconteceu no Texas em fevereiro não foi a primeira vaga de insensível extrema do estado, nem será a última.

James Doss-Gollin e David J. Farnham são recém-formados pela Columbia University. James é agora professor assistente de engenharia social e ambiental na Rice and David University no Carnegie Institute of Science. O professor Upmanu Lall é o diretor do Columbia Water Center. Ele e Vijay Modi são professores de engenharia na Columbia University e membros do corpo docente do Earth Institute.


Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!