Migliorare la rete elettrica statunitense: mitigare le vulnerabilità e migliorare le operazioni

May 17, 2023

La rete elettrica statunitense presenta molte vulnerabilità, ma le società elettriche, con il sostegno aggiuntivo del governo, stanno investendo nel sistema e migliorandone il funzionamento attraverso nuove tecnologie innovative.

La rete elettrica è senza dubbio la singola infrastruttura più importante esistente negli Stati Uniti. Quasi tutto nel paese dipende dalla disponibilità di elettricità affidabile per funzionare correttamente. Il governo, le industrie, gli enti commerciali, le squadre di risposta alle emergenze, le operazioni militari e altro ancora sarebbero tutti gravemente svantaggiati senza elettricità.

Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha riferito che oltre il 70% delle linee di trasmissione e dei trasformatori del paese hanno più di 25 anni (Figura 1). Qui risiede una delle maggiori vulnerabilità, poiché le apparecchiature non durano per sempre. I componenti più vecchi sono più soggetti a guasti.

Molti componenti della rete sono esposti ad ambienti difficili. Nel corso del tempo, fattori ambientali come variazioni di temperatura, umidità ed esposizione agli agenti atmosferici, nonché altri stress e sollecitazioni sul sistema, possono causare usura e guasti, portando a guasti. L'isolamento può indebolirsi e i componenti metallici possono corrodersi, rendendoli entrambi più soggetti a guasti. Quanto più a lungo trasformatori, interruttori e cavi sono in servizio, tanto più è probabile che abbiano subito qualche forma di sovraccarico, che può causare surriscaldamento e danni. Anche questo può portare a guasti, soprattutto quando i componenti vengono utilizzati oltre i parametri di progettazione per periodi prolungati.

Il governo degli Stati Uniti riconosce che la rete necessita di attenzione. "Eventi meteorologici estremi come il Dixie Wildfire, l'uragano Ida e il Texas Freeze del 2021 hanno reso chiaro che le infrastrutture energetiche esistenti in America non resisteranno ai continui impatti degli eventi meteorologici estremi stimolati dal cambiamento climatico", ha affermato il DOE. I componenti obsoleti richiedono la sostituzione.

Nel frattempo, anche le utility devono espandere i sistemi per tenere conto della crescita prevista. Il DOE, citando stime indipendenti, prevede che i sistemi di trasmissione elettrica statunitensi aumenteranno del 60% entro il 2030, e ha affermato che la rete potrebbe dover triplicare le sue dimensioni entro il 2050. Gran parte della crescita deriverà da un’elettrificazione diffusa, anche nel settore dei trasporti.

"Con una maggiore domanda di elettricità e un maggior numero di funzioni vitali dipendenti da una fornitura affidabile, la rete sta cambiando e deve essere in grado di generare e distribuire molta più energia rispetto al passato", Kumar Chandran, direttore senior di Strategia commerciale con S&C Electric Co., ha detto a POWER. "Allo stesso tempo, l'aumento della frequenza e dell'intensità dei temporali e di altri eventi meteorologici rappresenta una grande minaccia per la rete. La parte di distribuzione della rete, che ha un'automazione minima, è particolarmente vulnerabile a impatti significativi durante gli eventi meteorologici e successivamente, quando ci vuole molto tempo per ricostruire le infrastrutture danneggiate."

In un articolo pubblicato diversi anni fa da The Bridge, una pubblicazione della National Academy of Engineering, Theodore U. Marston, direttore di Marston Consulting, scrisse: "La sfida principale per il sistema energetico statunitense è come mantenere o sostituire l'infrastruttura obsoleta, data il diverso insieme di proprietari/operatori e meccanismi di finanziamento. A differenza del settore high-tech, dove il turnover delle tecnologie è misurato in mesi e caratterizzato da elevata agilità e margini di profitto potenzialmente elevati, il sistema elettrico è caratterizzato da un turnover del capitale sociale tasso misurato in decenni, bassa agilità e margini di profitto piccoli e regolamentati. Il nesso di successo di questi settori molto diversi richiede una stretta cooperazione."

Molto è stato fatto da quando è stato pubblicato l'articolo di Marston. L’Edison Electric Institute (EEI), un’associazione che rappresenta tutte le società elettriche statunitensi di proprietà di investitori, riferisce che le società elettriche hanno investito più di 1 trilione di dollari in infrastrutture energetiche critiche negli ultimi dieci anni. L’EEI sostiene che le società elettriche hanno speso più di 154 miliardi di dollari solo nel 2022 per rendere la rete “più forte, più intelligente, più pulita, più dinamica e più sicura”. Si afferma inoltre che le aziende hanno investito quasi 30 miliardi di dollari nel 2022 in “iniziative di adattamento, rafforzamento e resilienza (AHR)” per rafforzare le infrastrutture di trasmissione e distribuzione della nazione.