Im vergangenen Februar erlebte Texas einige der kältesten anhaltenden Temperaturen, die je verzeichnet wurden. Wie viele in den Nachrichten lesen, verursachte dies einen beispiellosen Ausfall des texanischen Stromnetzes 4 Millionen Menschen sollen ohne Strom sein An seinem Höhepunkt. Es ergab sich eine Vielzahl von Problemen, die von kommunale Wassersysteme versagen , Evakuierungen von Krankenhäusern und am tragischsten, Verlust des Lebens .
Dieser Artikel konzentriert sich auf die Daten und gibt Aufschluss darüber, was wann passiert ist. Aber zuerst ein paar Informationen, die das Verständnis erleichtern:
- Texas 'Stromnetz (das 90 +% der Bevölkerung in Texas abdeckt) ist nicht an das nationale Netz angeschlossen .
- ERCOT - der Electrical Reliability Council von Texas - verwaltet den Stromfluss von Produzenten zu regionalen Verbrauchern (z. B. Austin Energy, mein Stromversorger), die wiederum den Stromfluss zu einzelnen Kunden (z. B. mir) steuern.
- Das texanische Stromnetz soll im Sommer gedeihen. Hier wird es heiß, wirklich heiß und für eine wirklich lange Zeit. Während der Wintermonate geht ein Teil unserer Stromerzeugungskapazität offline, weil sie (normalerweise) nicht benötigt wird. Ein Großteil dieser Generation braucht Wochen bis Monate, um wieder online zu gehen.
Jetzt, wo Sie diesen Hintergrund haben ...
Der Sturm
Das kalte Wetter begann am 10. Februar in den Staat einzudringen. In Austin hatten wir Eisregen, stürmische Winde und fallende Temperaturen. Die Schulen wurden geschlossen, weil die Straßen unsicher waren, aber im Großen und Ganzen hielt das Gitter. Dieser erste Sturm war eine typische Winterfront in Texas, die wir sehen kann sein ein- oder zweimal im Jahr: windig, Temperaturen in den 20ern und ein wenig Eis.
Der echte Hammer fiel am Valentinstag. In Austin begannen wir den Tag knapp unter dem Gefrierpunkt (31 ° F um Mitternacht), wobei die Temperaturen 24 Stunden später den ganzen Tag über stetig auf 14 ° F fielen. Es erwärmte sich kurz in den niedrigen 20ern, fiel dann aber am Morgen des 16. Februar auf 6 ° F ab. Dieses Muster, wenn auch mit unterschiedlichen Größen und Zeitpunkten, wurde im gesamten Bundesstaat wiederholt. Am Morgen des 15. Februar Kunden von Austin Energy erhielten Anrufe, dass ihr Strom gerollt werden würde, was bedeutet, dass sie für ca. 45 Minuten ausgeschaltet und dann für 15 Minuten wieder eingeschaltet werden, um eine Überlastung des Stromnetzes zu vermeiden und den Menschen zu ermöglichen, etwas warm zu bleiben. In Austin und im gesamten Bundesstaat wurden diejenigen, die ausgerollt wurden, tagelang nicht zurückgerollt.
Abbildung 1: Zeitleiste des Februarsturms in Süd-Zentral-Texas. Quelle: https://www.weather.gov/media/ewx/wxevents/ewx-20210218.pdf
Es war nicht nur kalt, sondern es war lange Zeit kalt. Der Flughafen Austin Bergstrom verzeichnete 164 Stunden lang eine Temperatur von 32 ° F oder weniger (vorheriger Rekord war 112 Stunden)! Austin stellte einen Rekord für die kälteste Februar-Temperatur aller Zeiten auf (6 ° F). Denken Sie daran, dass Austin dem Tropic of Cancer zweimal näher ist als North Dakota!
Figur 2. Temperaturmessungen an den internationalen Flughäfen in Dallas-Fort Worth (DFW), Austin und Houston.
Die Anzahl der Datensätze, die durch diesen Kälteeinbruch ausgeweidet wurden, ist ziemlich hoch beeindruckend . Die Gesamtschneemenge war anders als alles, was wir seit Jahrzehnten gesehen haben. Austin erhielt fast acht Zoll, östlich von DFW sechs und nördlich von Houston - am Golf von Mexiko - bis zu vier Zoll. Del Rio (eine Stadt westlich von Austin am Rio Grande) verzeichnete fast einen Meter Schnee und übertraf seinen bisherigen Rekord um fast 10 Zoll!
Abbildung 3: Schneefall am Morgen des 15. Februar von meiner Garage aus gesehen. Am Ende des Tages hatten meine Kinder den am Bordstein sichtbaren Exersaucer in einen Schlitten verwandelt. Texaner werden nach Texas.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt war der gesamte Bundesstaat Texas einer Wintersturmwarnung ausgesetzt.
Abbildung 4: NOAA-Wetterinformationen am 14. Februar 2021. Quelle: https://www.weather.gov/media/ewx/wxevents/ewx-20210218.pdf
In Anbetracht des Ausmaßes der Kälte, kombiniert mit ihrer Dauer und der Tatsache, dass ein Großteil der Stromerzeugung in Texas erfolgt nicht winterfest, es ist leicht zu sehen, wie und warum die Dinge so katastrophal gescheitert sind.
Stromerzeugung nicht möglich
Abbildung 5: Vier Hauptquellen für die ERCOT-Stromerzeugung im Vergleich zur gesamten erzeugten Energie. In den frühen Morgenstunden des 15. Februar kam es zu einem starken Rückgang der Stromerzeugung.
Die sprichwörtlichen Räder fielen am 15. Februar um 2 Uhr morgens ab. Die Erdgasbohrköpfe im Perm-Becken gefroren. Diese Ausfälle führten in Verbindung mit Ausfällen in Kohlekraftwerken zu einem Rückgang der landesweiten Stromerzeugung um 16%. Drei Stunden später sank die Kernenergie um 28% (2% der landesweiten Stromerzeugung). Diese Ausfälle, verbunden mit einem zusätzlichen Rückgang der Stromerzeugung um 2-3% im gesamten Bundesstaat aufgrund gefrorener Windkraftanlagen, führten dazu, dass die Texaner am 15. Februar mit einigen der kältesten landesweiten Temperaturen aller Zeiten und mit 20% weniger Strom aufwachten. Als sich die Temperaturen fünf Tage später landesweit erholten, hatte Texas fast 40% seiner Erzeugungskapazität verloren (ein Höchstwert von ~ 68 kMW am 14. Februar und ein Mindestwert von ~ 42 kMW am 17. Februar).
Abbildung 6: Temperaturen in DFW, Austin und Houston mit Stromerzeugung nach Typ. Schauen Sie sich das Sonnensignal an!
Wenn wir uns die erzeugte Leistung im Vergleich zur Belastung des Systems in der USA ansehen JMP Grafik oben, Sie können sehen, wie Texas nach innen kam weniger als fünf Minuten sein gesamtes Gitter zu verlieren. Zum Zeitpunkt der beiden Abwärtsspitzen am frühen Morgen des 15. Februar (Abbildung 7) fiel die Netzfrequenz landesweit gefährlich unter 60 Hz. Experten gehen davon aus, dass 4 Minuten und 37 Sekunden länger bei dieser niedrigen Frequenz das gesamte Netzwerk von ERCOT gebraten hätten. Es dauerte Wochen bis Monate, bis es wieder online war. (Die Generierungsdaten waren zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vorläufig, was wahrscheinlich erklärt, warum die Gesamterzeugung minus Gesamtlast für so viele Tage negativ ist.)
Abbildung 7: Power Load Matched Power Generation fast Schritt für Schritt. Große Lastabfälle am 15. Februar wurden durch Stromausfall und nicht durch geringeren Stromverbrauch verursacht.
Wie ist es uns ergangen?
Oh mein Gott, wir hatten so viel Glück. Wir haben während der ganzen Tortur Strom aufrechterhalten, und während wir fünf Tage lang Wasser kochen mussten, haben wir den Wasserdruck nie vollständig verloren. Durch die Wartung unserer Versorgungsunternehmen konnten wir unser Haus vier Tage lang für Freunde ohne Strom öffnen (was sechs Erwachsenen, elf Kindern, zwei Hunden und ohne COVID entspricht!).
Viele in Austin und in ganz Texas hatten viel weniger Glück. Berichte über Todesfälle, die durch die Ausfälle verursacht wurden, sind in den letzten Wochen eingetroffen. Jackson, MS, das Wetter erhielt, das vom gleichen Sturm fast genauso intensiv war, war einen Monat lang ohne Wasser ! Man hofft, dass dies den Staat (und andere Staaten) motivieren wird, die Infrastruktur zu verbessern, um sicherzustellen, dass dies nicht wieder vorkommt.
Die oben angegebenen Daten sind verfügbar unter JMP Public .
