Vortex polaires. Ouragans. Feux de forêt.

Le changement climatique rendant les événements météorologiques extrêmes plus fréquents et plus intenses, il devient de plus en plus difficile de garder les lumières allumées et les systèmes CVC en marche.

En tant que chercheur en systèmes électriques, Je pense que les services publics doivent mieux résister aux catastrophes et aux perturbations qu'elles provoquent. Investir plus est la clé, en particulier dans les mises à niveau des infrastructures, les énergies renouvelables et les micro-réseaux – de petites sources d'énergie autosuffisantes qui aident les consommateurs soit à rester hors du réseau par choix, soit simplement à rester connectés pendant les pannes.

De nombreux types de dommages

Différentes conditions météorologiques peuvent entraver l'accès à l'électricité.

En cas de grands froids, comme celui qui a gelé une grande partie des États-Unis au début de 2019, équipements cruciaux comme les disjoncteurs, commutateurs, les capteurs de grille et autres équipements de support électromécanique peuvent fonctionner plus lentement ou plus rapidement que la normale, entraînant parfois la fermeture d'usines, ce qui peut entraîner des pannes de courant.

Environ 300, 000 clients ont perdu leur électricité dans le Michigan et le New Jersey en raison des tempêtes hivernales de 2018.

En 2019, 1, 500 clients ont temporairement perdu l'électricité lorsque des lignes électriques se sont cassées dans le comté de Kenosha, Wisconsin, et des milliers d'autres ont dû grelotter pendant la nuit la plus froide depuis des décennies dans la région des Twin Cities du Minnesota et dans certaines parties de l'Illinois.

Pendant les ouragans, les vents à grande vitesse peuvent renverser les lignes électriques de transmission et de distribution aérienne, comme cela s'est produit en 2018 avec l'ouragan Michael en Floride et l'ouragan Maria à Porto Rico en 2017.

Malheureusement, il n'y a pas de solutions faciles.

Alors que l'enfouissement des lignes électriques sous terre les protège des rafales, il les rend alors vulnérables aux inondations et aux tremblements de terre. Dans les zones qui connaissent régulièrement des températures élevées, la consommation d'électricité peut augmenter en raison de la forte demande de climatisation pendant les vagues de chaleur. Et quand la demande dépasse l'offre, cela peut provoquer des pannes.

Au cours des neuf premiers mois de 2018, 11 événements météorologiques catastrophiques ont frappé les États-Unis et ont causé plus d'un milliard de dollars de dommages. Le coût global d'un total de 238 catastrophes météorologiques et climatiques aux États-Unis depuis 1980, qui ont dépassé 1 milliard de dollars en dollars corrigés de l'inflation, s'élève à 1 500 milliards de dollars.

Gagner en résilience

Pour les compagnies d'électricité, la fiabilité consiste à garder les lumières allumées et à fournir de l'énergie de manière cohérente pour soutenir la vie de tous les jours. Les compagnies d'électricité, les agences gouvernementales et les chercheurs doivent également renforcer la résilience en se préparant à, absorbant, s'adapter et se remettre rapidement des conditions météorologiques extrêmes et d'autres situations d'urgence.

À cette fin, le département de l'énergie dépense jusqu'à 50 millions de dollars sur trois ans pour soutenir la modernisation et la résilience du réseau. Cela comprend le développement et l'amélioration des micro-réseaux avec une forte pénétration des ressources énergétiques propres distribuées et des technologies de réseau émergentes. Les exemples incluent les compteurs intelligents qui peuvent transmettre des alertes de panne en temps réel et des commutateurs intelligents, des appareils capables de détecter des problèmes dans le réseau et de rétablir l'alimentation automatiquement.

Les services publics peuvent désormais prévoir les pannes et leurs impacts sur les réseaux électriques avant même qu'une tempête ne frappe. Ils peuvent utiliser des technologies d'intelligence artificielle, prévisions météorologiques et données historiques sur les dommages pour estimer la taille et l'emplacement des pannes possibles.

Cela aide les services publics à affecter des équipes de réparation et du matériel en cas d'urgence. Il aide également les services publics à pré-positionner les générateurs là où ils sont le plus susceptibles d'être nécessaires.

Mieux répondre

Une fois les ouragans et autres épisodes météorologiques extrêmes terminés, des équipes sont envoyées pour réparer les dommages et rétablir le courant le plus rapidement possible. La plupart des services publics s'appuient encore sur l'expérience des opérateurs dans la planification des travaux des équipes. Mais certains utilisent désormais des systèmes avancés de gestion des pannes pour automatiser et accélérer ce processus.

Les services publics ont toujours compté sur les clients qui les contactaient pour signaler les dommages et les pannes. Sans technologie moderne, il peut y avoir des délais avant qu'une compagnie d'électricité ne découvre des problèmes qu'elle doit résoudre lorsque personne ne se plaint, comme c'est inévitable lors des évacuations.

La prolifération des compteurs intelligents numériques – des appareils électriques qui enregistrent la consommation d'énergie électrique et peuvent communiquer numériquement avec les fournisseurs de services – peut aider les services publics à identifier les pannes en temps réel. Contrairement aux compteurs conventionnels qui n'enregistrent que la consommation d'énergie mensuelle, les compteurs intelligents signalent la consommation électrique et la tension toutes les 15 minutes.

Par exemple, lorsque l'ouragan Harvey a détrempé le Texas en 2017, il a fallu quelques semaines aux services publics pour rétablir l'électricité à chaque client. Cependant, la coopérative électrique Nueces, un service public d'électricité à but non lucratif appartenant à un client, a réussi à rétablir l'électricité pour 95 % de ses clients dans les 24 heures, même si près de la moitié d'entre eux ont subi des pannes.

La coopérative a réussi à réagir rapidement et bien car elle disposait d'un plan d'urgence complet et avait trouvé comment mobiliser efficacement les équipes. Le petit service public a accédé aux données des compteurs intelligents de ses clients pour estimer l'étendue et l'emplacement des pannes. En les localisant avec précision, les opérateurs pourraient envoyer efficacement des équipes et rétablir rapidement le service.

L'intelligence artificielle peut également aider en analysant les médias sociaux pour identifier les pannes. Et les services publics utilisent de plus en plus des drones pour inspecter le réseau et identifier les dommages qui doivent être réparés après les tempêtes.

Vers le solaire

Une mesure que tout le monde prend pour éviter de perdre de l'électricité après de grosses tempêtes est d'installer des panneaux solaires sur leurs toits et de les connecter à de grands systèmes de stockage de batteries. Ces systèmes de secours gagnent en popularité car ils fonctionnent souvent mieux que de s'appuyer sur les générateurs diesel qui sont plus couramment utilisés comme systèmes de secours aux États-Unis.

Par exemple, au lendemain de la tempête Sandy en 2012, un quartier remarquable du Lower Manhattan ne s'est pas éteint :le campus de l'université de New York. Ces bâtiments fonctionnaient sur un micro-réseau alimenté par deux turbines à gaz et une turbine à vapeur.

De même, les micro-réseaux ont aidé à garder les lumières allumées dans les maisons et les entreprises de Houston, les congélateurs froids dans les supermarchés et le bourdonnement d'électricité au Texas Medical Center après l'ouragan Harvey, tandis que la plupart des zones voisines n'avaient pas d'électricité.

La plupart des micro-réseaux fonctionnent à l'énergie solaire ou au gaz naturel, soutenu par des piles. En plus de produire de l'électricité localement, ils sont pratiques car ils peuvent être déconnectés du réseau principal lors des coupures, par ce que l'industrie électrique et les chercheurs appellent « l'îlotage ».

Quoi de plus, ces ressources de production peuvent être mises en réseau afin qu'elles puissent échanger de l'énergie pour répondre à la demande globale d'électricité. Cela signifie que la puissance excédentaire dans un micro-réseau peut prendre en charge d'autres micro-réseaux qui n'en ont pas assez.

À mon avis, déployer des microgrids partout, y compris dans les hôpitaux, postes de police, bâtiments gouvernementaux, les écoles et les maisons feront en sorte que tout fonctionne plus facilement et en toute sécurité pendant les pannes. Combiné à la prolifération d'autres technologies, tels que les compteurs intelligents, et les énergies renouvelables, ils rendent le réseau plus résistant.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.