Hvad får naturgasflaskehalse til at ske under ekstreme kolde snaps

Da temperaturerne i Minneapolis faldt til 27 under nul under polarvirvelen i januar 2019, Xcel Energy -forsyningsvirksomheden opfordrede alle Minnesota -kunder til at sænke deres termostater for at bevare naturgas, der er nødvendig til elproduktion. I Michigan, hvor det også var koldere end Nordpolen, General Motors lukkede endda flere fabrikker som en sikkerhedsforanstaltning mod afbrydelser.

Dette kan virke som et paradoks. Den amerikanske gasproduktion er på et helt højt niveau, og elproduktion fra vedvarende kilder vokser i rekordfart.

Som ingeniørøkonom, der studerer elmarkeder og brændstofforsyningskæder, Jeg leder efter måder at opretholde energileveringen på trods af stadig mere usikkert og ekstremt vejr. Jeg redigerer også et akademisk tidsskrift om analyse af omkostninger, fordele og risici ved kapitalinvesteringer. Baseret på hvad jeg har set, at gøre elektrisk produktion mere fleksibel, samtidig med at adgangen til lagret gas øges, ville være den bedste måde at hjælpe med at holde lyset tændt uden at ofre varmen, når kolde snaps rammer.

Mere strøm fra gas

Gasmangelet i 2019 var kun det seneste i en række lignende situationer. Tidligere polarvirveler i 2013 og 2014 ramte New England særligt hårdt. "Bombecyklonen", der ramte østkysten i vinteren 2018 anstrengte forsyninger, får gaspriserne til at stige.

Det er ikke kun, at anfald af ekstremt vejr bliver værre og mere almindelige, selvom de er. Elnettet er i stigende grad afhængig af naturgas.

Mange af de ældre kulfyrede generatorer, der er på pension, erstattes af gasfyrede og vedvarende kilder som vind- og solenergi. Andelen af ​​elektricitet drevet af naturgas steg til 32 procent i 2017 fra 18 procent i 1990, da andelen fra kul faldt til 30 procent fra 76 procent i samme tidsperiode.

Naturgas koster meget mindre end før, og gasdrevne generatorer er mere fleksible. Det er langt lettere at tænde og slukke gasfyrede kraftværker, for eksempel, end atomreaktorer. Hvad mere er, naturgasanlæg kan øge produktionen hurtigt eller hurtigt for at udjævne den uundgåelige variation i elproduktion fra vindmøller og solpaneler - når solen ikke skinner, og vinden ikke blæser.

Da vedvarende energi tegner sig for større andele af elproduktionen, kraftproduktion fra gas forventes at fortsætte med at vokse, også.

Ingen let erstatning

De fleste gas opvarmer boliger og erhvervsejendomme og brænder produktionen af ​​alt fra avispapir til aluminium og tun på dåse. Efter år med vækst, elproduktion forbruger stadig kun omkring en tredjedel af al gasforbrug i USA.

Og, mens hjælpeprogrammer har forskellige valg, de kan træffe, der er ingen let eller umiddelbar måde at finde en erstatning for dens andre anvendelser - især hvis de ønsker en relativt ren kilde. Varmesystemer tager lang tid og mange penge at konvertere til husejere, og det er endnu sværere for producenterne.

For at undgå serviceforstyrrelser, de fleste store industrielle og kommercielle brugere, samt lokale gasvirksomheder, etablere faste kontrakter, der garanterer levering af den gas, de forventer at have brug for.

Kontrakterne for gas, der bruges til at producere elektricitet, er forskellige. Mange elselskaber, især i Nordøst og Midtvesten, har "afbrydelige kontrakter" med gasleverandører. Disse ordninger lader dem betale lavere priser, der giver dem mulighed for at konkurrere på engrosmarkeder for elektricitet, men har en ulempe. De gør disse virksomheder til en lavere prioritet end andre kunder til gaslevering.

Elektricitetsindustrien og dens regulatorer kan se, at kunderne ikke ønsker at skulle indstille deres termostater til 65 grader eller mindre under bittert koldt vejr. Og faktisk, de har taget skridt til at reducere netets sårbarhed over for gasflaskehalse, f.eks. ved at justere timingen på engrosmarkederne for at hjælpe kraftværker med at købe ekstra gas, når de har brug for det. Og bedre kommunikation forbedrer prognoser vedrørende efterspørgsel og gør det lettere for kraftværkerne at lære om forsyningsafbrydelser tidligere.

Langsigtede investeringer

Kolde snaps øger behovet for både elektricitet og naturgas til at opvarme boliger og virksomheder på samme tid, får engrospriserne til el til at stige, da elmarkedsoperatører kæmper for at få nettet til at fungere gnidningsløst.

Efterspørgslen efter elektricitet svinger i timen, dag og sæson, forstørres kun lejlighedsvis af hårde vejrhændelser, og variationen i vedvarende generationsforbindelser svinger i krav til gasfyrede kraftværker. I stedet for at bygge rørledninger, der kun sjældent vil blive brugt ved fuld kapacitet, det er fornuftigt at investere i fleksibilitet, så generationssystemet lettere kan tilpasse sig ændringer i efterspørgslen efter elektricitet og brændstofforsyning.

Selvom de ikke øger detailpriserne med det samme, disse kortsigtede pristigter signalerer behovet, og give begrundelsen, for langsigtede investeringer for at undgå rentestigninger eller endda afbrydelser.

En sådan strategi er at eftermontere gasgeneratorer til dual-fuel kapacitet. Praktisk talt, det betyder, at man skal bygge en lagertank til et andet brændstof, som olie, sammen med rørene og andet udstyr til at injicere det i kammeret, hvor brændstoffet forbrændes. Det er en betydelig investering, men Den vej, når ekstremt vejr får efterspørgslen efter gas til at overgå kapaciteten på de tilgængelige rørledninger, kraftværker kan midlertidigt skifte til et alternativt brændstof.

Ligesom enhver form for beholdning, uanset om det er papirkopper eller navkapsler, vil hjælpe med at undgå forstyrrelser i forsyningskæden, lagret gas kan også holde strømmen flydende. Undersøgelser, jeg foretog med George Gross, viste, at investeringer i at udvide kapaciteten i gaslager reducerede risikoen for høje elpriser mere effektivt end efterbrændinger med dobbelt brændstof.

Lagring af store mængder naturgas er ikke uden risiko, som indbyggere i det sydlige Californien lærte i 2015. Lækager fra Aliso Canyon -lagringsanlægget i Los Angeles gjorde nærliggende beboere syge og spildte drivhusgasemissioner.

Men jeg tror stadig, at en snevejrsreservat af gas kan være den bedste måde at holde lyset på, når temperaturerne synker til ekstreme lavpunkter.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.