En février dernier, le Texas a connu certaines des températures les plus froides jamais enregistrées. Comme beaucoup l'ont lu dans les nouvelles, cela a provoqué une panne sans précédent du réseau électrique du Texas, provoquant 4 millions de personnes sans électricité à son apogée. Une cavalcade de problèmes en résulta, allant de panne des réseaux d'eau municipaux , évacuations d'hôpitaux , et le plus tragiquement, la perte de la vie .
Cet article vise à se concentrer sur les données et à faire la lumière sur ce qui s'est passé et quand. Mais d'abord, quelques informations qui faciliteront la compréhension:
- Réseau électrique du Texas (qui couvre plus de 90% de la population du Texas) n'est pas connecté au réseau national .
- ERCOT - le Conseil de la fiabilité électrique du Texas - gère le flux d'électricité des producteurs aux consommateurs régionaux (par exemple, Austin Energy, mon fournisseur d'électricité), qui à leur tour contrôlent le flux vers les clients individuels (par exemple, moi).
- Le réseau électrique du Texas est conçu pour prospérer en été. Il fait chaud ici, vraiment chaud , et depuis très longtemps. Pendant les mois d'hiver, une partie de notre capacité de production d'électricité est déconnectée parce qu'elle n'est tout simplement pas (normalement) nécessaire. Une grande partie de cette génération prend des semaines, voire des mois, à remettre en ligne.
Maintenant que vous avez cette expérience ...
La tempête
Le temps froid a commencé à envahir l'État le 10 février. À Austin, nous avons eu de la pluie verglaçante, des vents violents et des températures en baisse. Les écoles ont fermé parce que les routes n'étaient pas sûres, mais dans l'ensemble, la grille a tenu bon. Cette première tempête était un front d'hiver typique du Texas que nous voyons peut être une ou deux fois par an: venteux, températures dans les années 20 et un peu de glace.
Le vrai marteau est tombé le jour de la Saint-Valentin. À Austin, nous avons commencé la journée juste en dessous de zéro (31 ° F à minuit) avec des températures chutant régulièrement toute la journée à 14 ° F 24 heures plus tard. Il s'est réchauffé brièvement dans les basses 20, mais a ensuite chuté à 6 ° F le matin du 16 février. Ce schéma, bien qu'avec des amplitudes et des moments différents, a été répété dans tout l'état. Le matin du 15 février, Les clients d'Austin Energy ont commencé à recevoir des appels leur annonçant que leur courant serait mis hors tension, ce qui signifie qu'ils seraient éteints pendant environ 45 minutes, puis rallumés pendant 15 minutes, pour empêcher le réseau de surcharger tout en permettant aux gens de rester un peu au chaud. Cependant, à Austin et dans tout l'État, ceux qui ont été renvoyés ne l'ont pas été - pendant des jours.
Figure 1: Chronologie de la tempête de février dans le centre-sud du Texas. Source: https://www.weather.gov/media/ewx/wxevents/ewx-20210218.pdf
Il faisait non seulement froid, mais il faisait froid pendant longtemps. L'aéroport d'Austin Bergstrom a enregistré une température de 32 ° F ou moins pendant 164 heures (le record précédent était de 112 heures)! Austin a établi un record pour la température la plus froide de février (6 ° F). Gardez à l'esprit qu'Austin est deux fois plus proche du tropique du cancer que du Dakota du Nord!
Figure 2. Relevés de température aux aéroports internationaux de Dallas-Fort Worth (DFW), Austin et Houston.
Le nombre d'enregistrements éviscérés par cette vague de froid est assez Impressionant . Les totaux de neige ne ressemblaient à rien de ce que nous avons vu depuis des décennies. Austin a reçu près de huit pouces, juste à l'est de DFW a reçu six et au nord de Houston - sur le golfe du Mexique - a reçu jusqu'à quatre pouces. Del Rio (une ville à l'ouest d'Austin sur le Rio Grande) a enregistré près d'un pied de neige, battant son précédent record de près de 10 pouces!
Figure 3: Chutes de neige le matin du 15 février, vues de mon garage. À la fin de la journée, mes enfants avaient converti l'exersaucer vu sur le trottoir en traîneau. Les Texans vont au Texas.
À un moment donné, tout l'État du Texas était sous un avertissement de tempête hivernale.
Figure 4: Avis météorologiques de la NOAA du 14 février 2021. Source: https://www.weather.gov/media/ewx/wxevents/ewx-20210218.pdf
Compte tenu de l'ampleur du froid, combiné à sa durée et au fait qu'une grande partie de la production d'électricité au Texas est ne pas hivernés, il est facile de voir comment et pourquoi les choses ont échoué de manière si catastrophique.
Échec de la production d'électricité
Figure 5: Quatre sources principales de production d'électricité ERCOT par rapport à la puissance totale produite. Des baisses majeures de la production d'électricité ont eu lieu tôt le matin du 15 février.
Les roues proverbiales sont tombées à 2 heures du matin le 15 février. Les têtes de puits de gaz naturel dans le bassin permien ont gelé. Ces pannes, conjuguées aux pannes des centrales électriques au charbon, ont entraîné une baisse de 16% de la production d'électricité à l'échelle de l'État. Trois heures plus tard, l'énergie nucléaire a chuté de 28% (2% de la production d'électricité à l'échelle de l'État). Ces pannes, associées à une baisse supplémentaire de 2 à 3% de la production d'électricité à l'échelle de l'État en raison des éoliennes gelées, ont signifié que les Texans se sont réveillés le 15 février à certaines des températures les plus froides de tout l'État et avec 20% d'énergie en moins. Au moment où les températures ont rebondi dans tout l'État cinq jours plus tard, le Texas avait perdu près de 40% de sa capacité de production (un pic de ~ 68 kMW le 14 février et un minimum de ~ 42 kMW le 17 février).
Figure 6: Températures à DFW, Austin et Houston avec production d'électricité par type. Vérifiez ce signal solaire!
Quand nous regardons la puissance générée par rapport à la charge sur le système dans le JMP graphique ci-dessus, vous pouvez voir comment le Texas est entré moins de cinq minutes de perdre toute sa grille. C'est au moment des deux pics à la baisse au petit matin du 15 février (Figure 7) que, dans tout l'État, la fréquence du réseau a chuté dangereusement en dessous de 60 Hz. Les experts émettent l'hypothèse que 4 minutes et 37 secondes de plus à cette basse fréquence auraient grillé tout le réseau d'ERCOT, prenant des semaines voire des mois pour le remettre en ligne. (Les données de génération étaient préliminaires au moment de la publication, ce qui explique probablement pourquoi la génération totale moins la charge totale est négative pendant tant de jours).
Figure 7: La charge électrique correspond presque à la génération de puissance étape par étape. Les importantes baisses de charge le 15 février ont été causées par une perte de production et non par une consommation d'énergie moindre.
Comment avons-nous réussi?
Oh mon Dieu, nous avons été si chanceux. Nous avons maintenu l'électricité tout au long de l'épreuve et, bien que nous ayons dû faire bouillir de l'eau pendant cinq jours, nous n'avons jamais complètement perdu la pression de l'eau. Le maintien de nos services publics nous a permis d'ouvrir notre maison à des amis sans électricité (ce qui se traduit par six adultes, 11 enfants, deux chiens et pas de COVID!) Pendant quatre jours.
Beaucoup à Austin et à travers le Texas ont été beaucoup moins chanceux. Les rapports de décès causés par les pannes ont afflué au cours des semaines qui ont suivi. Jackson, MS, qui a reçu un temps presque aussi intense de la même tempête, a été sans eau pendant un mois ! On espère que cela motivera l'État (et d'autres États) à améliorer l'infrastructure pour éviter que cela ne se reproduise.
Les données présentées ci-dessus sont disponibles sur Public JMP .
