Die witterungsbedingten Stromausfälle nehmen weiter zu. Wie kann das amerikanische Stromnetz geschützt werden, um eine kontinuierliche Stromversorgung zu gewährleisten?
Trotz des Endes eines großen Wetterereignisses können Stromausfälle in bestimmten Stadtteilen mehrere Tage andauern.
Zwei Wochen später, während einem typischen Wochentagmorgen in Dallas, verursachen Unwetter schwere Schäden in der Stadt, was zu starken Windböen und heftigem Regen führt. Als Folge davon stürzen viele Bäume und Stromleitungen zu Boden, was zu Stromausfällen für hunderttausende Haushalte und Unternehmen führt.
In Texas sind jüngste Ereignisse ein Zeichen dafür, dass diese Muster bestehen, mit häufigeren Stromausfällen aufgrund der hurrikanartigen Bedingungen, die den alternden Stromnetz ansprechen.
Von 2000 bis 2023 wurden 80% aller großen Stromausfälle in den Vereinigten Staaten auf Wetter zurückgeführt, wie Forschungen von Climate Central, einer nicht-kommerziellen Organisation, zeigen. Die Anzahl an Wetter-bedingten Ausfällen während der Zeit von 2014 bis 2023 verdoppelte sich, im Vergleich zu jener um die Jahrtausendwende.
Ohne Strom kann kostspielig sein für verschiedene Gründe - es behindert Menschen daran zu arbeiten und zur Schule zu gehen, und zwingt Geschäfte dazu, zu schließen. Zudem stellt es Menschen eine Gefahr dar - selbst während milder Sommerhitze können Körpertemperaturen ungesund werden, insbesondere während der Nacht, wenn der Körper sonst abkühlt.
Es gibt mögliche Lösungen, um solche Stromausfälle zu verhindern, aber keine einzige Lösung ist sicher.
Warum treten Ausfälle auf?
Strom wird in den Vereinigten Staaten über ein Netzwerk von Kraftwerken, Übertragungsleitungen und elektrischen Umformerstationen, bekannt als Stromnetz, erzeugt, übertragen und verteilt. Allerdings belastet diese alternde Infrastruktur die aktuelle Nachfrage nach Strom.
Des Weiteren wird das Stromnetz von den zunehmend intensiveren Extremwetterereignissen herausgefordert.
"Unser (Strom)infrastruktur wurde für das Wetter der Vergangenheit gebaut", erklärte Michael Webber, ein Ingenieurprofessor an der University of Texas dem CNN, "es wurde nicht für das Wetter der Zukunft gebaut, und das Wetter der Zukunft ist bereits da."
Ein großer Teil des US-Stromnetzes wurde zwischen den 1960er und 1970er Jahren errichtet, während einige Komponenten in den frühen 1900er Jahren installiert wurden. Aktuell sind 70% der Übertragungsleitungen in den USA nahe am Ende ihrer 50- bis 80-jährigen Lebensdauer, laut dem US-Energieministerium.
Jedes Komponente im Stromnetz hat einen bestimmten Grad an Vulnerabilität gegenüber extremer Wetterbedingungen.
Die Verteilung von Strom hängt stark von überirdischen Stromleitungen von großen Übertragungstürmen zu kleineren Stromstangen ab. Die the vast majority of outages are caused by issues with these power lines and poles, making them a significant weakness in the grid, according to Webber.
Fast 60% der großen Wetterbedingungsbasierten Ausfälle in den USA können auf schwere Wetter zurückgeführt werden - insbesondere Unwetter, starke Winde, schweres Regen und Tornados, laut Climate Central. Diese extremen Wetterereignisse schädigen diese ausgesetzten Stromleitungen.
Fällende Baumäste, starke Winde und schwere Eisbildung können Stromleitungen und Stangen zum Einsturz bringen, was ganze Gemeinden ohne Strom lässt. Zunehmend intensive Wetterbedingungen können zu schweren Schäden an Übertragungstürmen führen, wie das Ida-Hurrikan belegt.
Neben den Stromleitungen und Stangen ist auch das Gerät, das Strom erzeugt, anfällig für Schäden durch Extremwetter.
Kalte Schnappen können wichtige Ausrüstung zu Eis erfrieren, was sie unfähig macht, die Nachfrage abzudecken. Der Wintersturm in Texas 2021 führte dazu, dass mehrere Kraftwerke schließen mussten und Windkraftanlagen während des Kaltes nicht mehr arbeiten konnten, was zu landesweiten Stromausfällen führte, die auch tödlich waren.
Im Gegensatz dazu steigt die Temperatur und führt zu steigender Stromnachfrage während Hitzewellen, was bei unzureichender Stromversorgung zu Stromausfällen und Stromausfällen führt. In noch extremeren Fällen überhitzen auch die Geräte und funktionieren nicht mehr.
Verstärkte Infrastruktur kann Wärme und Kälte bewältigen - mit einem Preis
Um das US-Stromnetz, um Extremwetterbedingungen zu widerstehen oder schnell nach ihnen wiederherzustellen, sind erhebliche Verbesserungen und Anpassungen notwendig.
Die Kosten werden auf Tausende von Dollar geschätzt, sagte Webber.
Stromstangen, Stromleitungen und Übertragungseinrichtungen müssen stärker und in der Lage sein, größere Stromflüsse zu übertragen, auch während Anstiege in der Nachfrage.
Mindestens ist ein hölzerner Stromstang weniger widerstandsfähig und hat eine kürzere Lebensdauer als ein Metallstang. Die Errichtung von stärkeren, metallenen Stangen würde ihre Fähigkeit steigern, gegen starke Winde zu bestehen, aber es könnte auch weitere Umweltfolgen mit sich bringen, da die Herstellung von Stahl energieintensiv ist.
Hinzufügen von verstärkten Stromleitungen oberirdisch kann einige Schutz gegen heftige Stürme bieten, aber sie können auch während des Sturmes stürzen.
Alternativ kann man Stromleitungen unterirdisch legen. Einige Teile der USA setzen bereits diese Methode ein, wie zum Beispiel die Städte Anaheim, Kalifornien, und Fort Collins, Colorado.
Diese Verbesserungen helfen sicherzustellen, dass der Strom stabil bleibt während extremer Bedingungen, aber mit einem hohen Preis.
Aber die Begräbung von Elektrizität ist nicht eine perfekte Lösung. Die Leitungen unter dem Erdboden sind zehnmal teurer als die oberirdischen Leitungen, und diese Leitungen sind anfällig für Überschwemmungen und schwierig zu warten, erklärte Rob Gramlich, Gründer und Präsident von Grid Strategies, einer elektrischen Stromnetzberatungsagentur.
Aktualisierung veralteter Stromleitungen kostet ungefähr 100.000 US-Dollar pro Meile, während neue Stromleitungen zwischen 1 Million und 10 Millionen US-Dollar pro Meile kosten können, je nach Geographie und ob sie über oder unterirdisch verlaufen, wie Webber erklärt.
Trotz dieser Investition wird es sich lohnen, denn weniger Stromleitungen verhindern schwerwiegende Waldbrände oder teure Ausfälle, argumentiert Webber.
Eine robustere Stromversorgungsinfrastruktur muss auch fortgeschrittene Steuerungen aufweisen, um bei Ausfällen schnell Strom umleiten zu können.
"Jeder von vielen Dingen kann an der Stromerzeugung in einer Region vorkommen", sagte Gramlich dem CNN. "Aber wenn Sie verstärkte interregionale Übertragungsleitungen haben, besitzen Sie eine Versicherungspolice gegen verschiedene Risiken."
Die USA sind absichtlich so konzipiert, dass wenn die Stromnachfrage in einer Region zunimmt oder die Stromerzeugung in einer Region zusammenbricht, eine andere Region helfen kann, die Belastung zu reduzieren.
Erneuerbare Energiequellen wie Sonnen- und Windkraft können die Stromversorgungsinfrastruktur stärken, indem sie die Möglichkeiten der Stromerzeugung diversifizieren, wenn eine andere Methode scheitert. Dennoch wird das erzeugte Energie von erneuerbaren Methoden immer noch über die gleiche anfällige Infrastruktur wie alle anderen Stromquellen transportiert.
Obwohl die vollständige Vermeidung von Wetterausfällen vielleicht unpraktikabel ist, sollte es möglich sein, die bedeutenden, mehrtägigen Ausfälle zu verhindern.
"Am Ende glaube ich, dass es sehr selten ein mehrtägiger Stromausfall geben sollte", sagte Gramlich. "Wir können die gesamte Stromversorgung so konzipieren, um solch ein Ereignis zu verhindern."
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