Setelah badai musim dingin yang hebat, bagaimana Texas dapat menciptakan jaringan listrik yang lebih tangguh?
Engineering

Setelah badai musim dingin yang hebat, bagaimana Texas dapat menciptakan jaringan listrik yang lebih tangguh?


Kredit: Domain Publik Unsplash / CC0

Ketika suhu turun di bawah titik beku selama 10 hari berturut-turut dan salju serta es menyelimuti Texas, semua mata beralih ke jaringan listrik negara bagian untuk memahami bagaimana 4,5 juta pelanggan Texas dapat kehilangan listrik sekaligus.

Suhu yang sangat dingin mendatangkan malapetaka pada pembangkit listrik tenaga gas alam, nuklir, dan batu bara Texas, serta turbin angin yang kesulitan beroperasi selama badai. Banyak yang menyalahkan Electric Reliability Council of Texas (ERCOT), operator jaringan energi untuk 90% negara bagian, atas kegagalannya untuk meningkatkan dan mendinginkan peralatan agar lebih tahan terhadap suhu subfreezing.

Gubernur Texas Greg Abbott mengatakan bahwa apa yang terjadi selama badai es Februari “sama sekali tidak dapat diterima”, dan perwakilan negara bagian Demokrat Dallas Rafael Anchía menyebut bencana itu sebagai “kegagalan besar” dan sinyal yang jelas bahwa Texas membutuhkan sistem tenaga yang lebih tangguh yang “dapat menanggapi cuaca ekstrem yang terus meningkat”.

Selama setahun terakhir, tim peneliti di The University of Texas di Austin telah mengerjakan sebuah proyek yang dapat membantu dengan itu, menggunakan pemodelan lanjutan untuk memprediksi kapan gardu listrik tertentu — yang mengubah listrik bertegangan tinggi dari pembangkit listrik dan pembangkit listrik besar lainnya. generator ke tegangan yang lebih rendah untuk didistribusikan ke rumah — akan dinonaktifkan selama peristiwa cuaca ekstrem. Tujuannya adalah untuk membantu merancang sistem yang lebih baik dan lebih tangguh dengan membantu perusahaan energi, pembuat kebijakan, dan lembaga negara dalam merencanakan investasi infrastruktur selama dekade berikutnya.

Tim tersebut berfokus pada banjir dari badai besar — ​​sesuatu yang lebih umum terjadi di Texas.

Namun sekarang, mereka sedang mempertimbangkan bagaimana model tersebut dapat disesuaikan untuk meningkatkan jaringan listrik negara dalam menghadapi badai musim dingin — sesuatu yang bisa menjadi lebih umum sebagai akibat dari perubahan iklim, kata pimpinan proyek Erhan Kutanoglu, seorang profesor operasi. penelitian dan teknik industri.

Model tersebut — dirancang untuk keadaan darurat banjir — bekerja seperti ini:

Para peneliti mengumpulkan data meteorologi tentang badai yang akan datang — jalur yang diperkirakan, kecepatan angin, dan total curah hujan (berdasarkan sejumlah skenario potensial). Informasi tersebut digunakan untuk membuat model hidrologi yang melihat ke mana air diperkirakan akan mengalir, termasuk banjir di daratan dan gelombang badai. Model hidrologi diikat ke dalam peta ketinggian yang menunjukkan topografi wilayah dan menunjukkan wilayah yang paling berisiko banjir. Para peneliti kemudian melapisi peta banjir yang sangat canggih dengan lokasi infrastruktur tertentu, seperti gardu listrik, untuk melihat bagian mana dari sistem yang paling rentan selama badai.

Semua variabel ini dimasukkan ke dalam model pengambilan keputusan — juga dikenal sebagai model pengoptimalan stokastik — yang memperhitungkan semua data untuk menunjukkan kemungkinan satu hasil terjadi versus yang lain. Model tersebut kemudian memberikan rekomendasi tentang intervensi jangka pendek dan menengah terbaik untuk diterapkan dalam menghadapi badai.

Intervensi jangka pendek akan mencakup solusi yang lebih cepat dan lebih murah, seperti di mana menempatkan bendungan air sementara di sekitar gardu induk sehingga tidak banjir atau di mana harus menempatkan gardu induk bergerak jika gardu tertentu mati. Keputusan ini akan diambil sebelum badai yang akan datang, berdasarkan pada lokasi yang diperkirakan menyebabkan banjir.

Intervensi jangka menengah termasuk investasi dengan harga lebih tinggi yang dapat dilakukan perusahaan energi selama 10 tahun untuk memperkuat infrastruktur, seperti membangun gardu induk dari tanah atau memasang penyimpanan baterai di dekatnya untuk area yang diperkirakan sering banjir.

Keputusan hidup dan mati

Idenya adalah membuat keputusan investasi yang paling tepat, karena persiapan dan pemulihan dari bencana berbahaya dan mahal.

“Anda harus membuat pilihan,” kata Profesor Riset Operasi dan Teknik Industri John Hasenbein, yang mengerjakan model pengoptimalan stokastik proyek. “Tidak ada seorang pun yang memiliki jumlah uang yang tidak terbatas, jadi Anda harus memutuskan mitigasi tertentu apa yang layak berdasarkan pada hilangnya daya yang terjadi selama badai. Itulah pengorbanan yang harus dilakukan setiap orang. Perusahaan pembangkit listrik dan konsumen: Seberapa banyak mereka bersedia untuk melakukannya. membayar?”

Peneliti telah menggunakan badai Harvey dan Imelda sebagai studi kasus. Mereka tidak memiliki lokasi persis gardu induk di seluruh Texas — informasi tersebut bersifat pribadi. Namun, dengan menggunakan Google Maps dan data dari kumpulan Data Terbuka Dasar Infrastruktur Rumah Tangga (HIFLD), yang mencakup data geospasial tingkat dasar, tim dapat memetakan representasi jaringan listrik Texas secara penuh. Perusahaan listrik akan dapat memasukkan datanya sendiri ke dalam model setelah selesai. Tim UT telah membagikan temuannya dengan CenterPoint Energy dan Entergy.

Tentu saja, keputusan yang diambil perusahaan listrik memengaruhi jutaan rumah, bisnis, dan infrastruktur penting yang terkait dengan jaringan listrik — seperti yang terlihat selama badai musim dingin terbaru. Model UT memperhitungkan berapa banyak orang yang akan terpengaruh saat gardu induk offline.

“Jaringan, seperti yang kita ketahui sekarang, sangat saling berhubungan. Apa yang terjadi di satu tempat memengaruhi apa yang terjadi di tempat lain. Tidak sesederhana jalan menurun yang tidak memengaruhi jalan lain,” kata Hasenbein. “Sebuah gardu induk atau stasiun pembangkit mati, dan penyedia harus menyeimbangkan kembali semua daya. Jadi, saat Anda ingin membuat keputusan tentang ketahanan, Anda harus memikirkan korelasinya. Sering kali korelasi tersebut tidak dipertimbangkan . “

Mengadaptasi model

Kutanoglu dan Hasenbein mengatakan akan lebih sulit untuk membuat model untuk badai musim dingin karena lebih sulit untuk memprediksi dalam jangka panjang seberapa sering badai seperti itu akan terjadi. Badai es juga tidak mengikuti jalur yang jelas dari Samudra Atlantik ke pantai seperti badai. Tetapi struktur dasar model tersebut berfungsi untuk semua jenis pertanyaan terkait bencana yang membutuhkan solusi, kata Kutanoglu. Asal-usul model terbaru ini berasal dari proyek yang dikerjakan Kutanoglu dan Hasenbein sebagai bagian dari Planet Texas 2050, inisiatif tantangan besar di seluruh universitas yang berupaya meningkatkan respons negara bagian tersebut terhadap cuaca ekstrem akibat perubahan iklim. Proyek itu melihat bagaimana menyiapkan aset ambulans dan mengevakuasi pasien rumah sakit selama badai. Dalam kasus tersebut, peneliti menghamparkan peta risiko banjir yang sama dengan informasi lokasi rumah sakit, bukan infrastruktur listrik.

“Pada dasarnya, model yang sama ini dapat digunakan saat membuat segala jenis keputusan terkait cuaca kritis,” kata Kutanoglu.

Kutanoglu mengatakan bahwa meskipun badai musim dingin seperti yang baru saja dilihat Texas belum pernah terjadi sebelumnya — dan dalam hal itu, sangat tidak dapat diprediksi — ERCOT mengetahui bahwa suhu yang sangat dingin, hujan yang membekukan, dan salju termasuk dalam prakiraan, yang seharusnya memberi mereka gambaran, dalam jangka pendek , tentang bagaimana berkomunikasi dengan utilitas, pembangkit listrik dan publik untuk mempersiapkannya. Namun, perbedaan antara badai musim dingin dan badai baru-baru ini adalah bahwa hal itu juga memengaruhi sisi pasokan — pembangkit listrik yang benar-benar menghasilkan listrik — bukan hanya aset distribusi seperti tiang listrik dan gardu induk.

“Saat seluruh pembangkit listrik tenaga gas alam mati, itu mempengaruhi jutaan orang, tidak hanya satu lingkungan,” kata Kutanoglu. “Dalam pengertian itu, saya pikir ada perbedaan antara badai dan badai musim dingin tentang bagaimana pengaruhnya terhadap infrastruktur. Badai musim dingin ini pada dasarnya melumpuhkan seluruh kapasitas generasi kita.”

Kutanoglu mengatakan ini bisa dijadikan faktor dalam model masa depan. Karena begitu banyak industri memiliki sesuatu yang dipertaruhkan — batu bara, gas alam, bahan bakar fosil, energi hijau — akan sangat bermanfaat untuk memiliki cara yang obyektif dalam memutuskan di mana akan melakukan investasi.

“Sebagai ilmuwan, kita dapat melangkah mundur dan melihat masalah ini secara kuantitatif dan berkata, ‘Ini dia. Ini masalahmu,'” Kutanoglu menjelaskan. “Kami sekarang mengembangkan studi kasus menggunakan badai musim dingin dan kerentanan pembangkit listrik terkait di jaringan Texas yang sudah dimodelkan, sama seperti kami menggunakan Harvey dan Imelda sebagai studi kasus untuk badai.”


Para ahli membahas apa yang salah dengan jaringan listrik Texas


Disediakan oleh University of Texas di Austin

Kutipan: Setelah badai musim dingin yang hebat, bagaimana Texas dapat menciptakan jaringan listrik yang lebih tangguh? (2021, 15 Maret) diambil pada 15 Maret 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-03-great-winter-storm-texas-resilient.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HKG