Hvordan mikronet kunne øge modstandskraften i New Orleans

Under orkanen Katrina og andre voldsomme storme, der har ramt New Orleans, strømafbrydelser, oversvømmelser og vindskader kombineret for at afskære mennesker fra rent drikkevand, mad, lægebehandling, ly, recepter og andre vitale tjenester.

I et årelangt projekt, forskere ved Sandia og Los Alamos nationale laboratorier gik sammen med byen New Orleans for at analysere måder at øge samfundets modstandskraft og forbedre tilgængeligheden af ​​kritiske livlinetjenester under og efter hårdt vejr.

Holdet brugte historiske orkanscenarier til at modellere, hvordan storme forårsager lokale oversvømmelser, forstyrre det elektriske system og afskære dele af samfundet fra livlinetjenester. Sandia-forskere udviklede derefter et værktøj til at analysere og identificere eksisterende klynger af virksomheder og samfundsressourcer i områder, der er mindre udsat for oversvømmelse - såsom tankstationer, dagligvarebutikker og apoteker, der kunne udstyres med mikronet for at øge modstandskraften.

Et mikronet er et område med hærdet elektrisk infrastruktur, der forbinder flere bygninger gennem et system med lokaliseret elproduktion og automatisk kontrol, at sikre adgang til elektricitet for disse bygninger, selvom størstedelen af ​​en bys elnet går ned. Sandia kalder disse mikronethubs for "resilience noder", fordi de forbedrer tilgængeligheden af ​​væsentlige tjenester til nærliggende naboer ved at muliggøre forbedret tilpasning, reaktion og genopretning efter afbrydelser i elnettet.

"Jeg vil sige, at i et stort flertal af tilfældene, nedbrud i leveringen af ​​tjenester under og efter hårdt vejr kan spores tilbage til lokale oversvømmelser og tab af elektrisk strøm, "Robert Jeffers, en Sandia systemforsker, sagde. "Når du finder ud af, hvordan du holder strømmen tændt, du aktiverer også alle de andre tjenester, faciliteterne kunne levere."

City of New Orleans' primære mål for modstandsdygtighed i lokalsamfundet, udsat for en større stormbegivenhed, er at sikre borgerne kritiske infrastrukturtjenester så hurtigt og pålideligt som muligt. Antallet af mennesker uden adgang til livlinetjenester blev den modstandsdygtighedsmåling, som forskerholdet brugte til at evaluere potentielle forbedringer af nettets modstandsdygtighed.

Projektet blev finansieret af Energiministeriets Net Modernisering Laboratory Consortium. GMLC blev etableret som et strategisk partnerskab mellem DOE og de nationale laboratorier for at samle førende eksperter, teknologier, og ressourcer til at samarbejde om målet om at modernisere nationens net. Det er en af ​​hovedkomponenterne i afdelingens Grid Modernization Initiative, en omfattende indsats for at være med til at forme fremtiden for nationens net.

City of New Orleans var den primære partner til at definere samfundsresiliens i dette projekt, og yderligere støtte og fagekspertise kom fra 100 Resilient Cities. 100 Resilient Cities blev skabt af Rockefeller Foundation for fem år siden under fondens hundrede års jubilæumsår. Dette projekt er et af mange 100 Resilient Cities-projekter rundt om i verden med det formål at forbedre byernes modstandskraft.

Oplysninger blev også indhentet fra Entergy New Orleans, Sewerage and Water Board of New Orleans og US Army Corps of Engineer.

Anvendelse af historiske stormdata til at modellere fremtidige påvirkninger

Jeffers sagde, at holdet startede med at spørge, hvad der ville udgøre et stormscenarie med værste konsekvenser for New Orleans. Da forskere stillede dette spørgsmål til embedsmænd i byer og forsyningsvirksomheder, en specifik vision dukkede op:En kategori 2- eller lavniveau kategori 3-orkan – en, der ikke blev anset for at være stor nok til en obligatorisk evakuering, eller en, der ender med at blive større end forventet - gør landgang i New Orleans og går i stå over byen. I dette hypotetiske scenarie, stormen dumper 20 til 25 tommer regn i løbet af en 24-timers periode, og afvandingspumperne i hele byen fungerer på en brøkdel af deres maksimale kapacitet i løbet af stormens første dag. I et sådant scenarie, han sagde, mange indbyggere ville blive fordrevet på grund af oversvømmelser og vedvarende strømafbrydelser i byen og ville mangle adgang til basale tjenester.

Forskere brugte to historiske orkanspor, der har forhold med ødelæggende konsekvenser for analyse og modellering:Orkanen Katrina og en unavngiven storm fra 1947. Stormen fra 1947 blev valgt, fordi den nærmede sig New Orleans fra sydøst og bevægede sig op ad Mississippi-floden, hvor kritisk infrastruktur er placeret.

Forskere simulerede disse storme ved at bruge deres faktiske baner og modellerede derefter deres påvirkning ved en række intensiteter, hastigheder og nedbørsmængder. Baseret på disse simuleringer, de modellerede stormenes indvirkning på ydeevnen af ​​kritisk infrastruktur og tilhørende livlinetjenester. Modellerne tegnede sig for nylige modstandsforbedringer implementeret af City of New Orleans, hærens ingeniørkorps, Entergy og private virksomheder efter orkanen Katrina.

Baseret på stormmodelleringsdata og output fra værktøjet, Jeffers sagde, at forskere udviklede nye algoritmer til at identificere mulige steder, hvor en modstandsknude eller alternative netmoderniseringsstrategier ville have en betydelig indvirkning på forbedret samfundsadgang til livlinetjenester under og efter en større afbrydelse af elnettet.

Byen og andre interessenter bruger analysen til at understøtte overvejelser om mikronetteknologi i et modstandsdygtighedsdistrikt.