Neuf des 10 plus grandes pannes d'électricité de l'histoire des États-Unis ont été causées par des ouragans, dont les vents violents soutenus ont détruit des lignes électriques sur de vastes zones géographiques. En tête de liste se trouve l'ouragan Maria, qui en octobre a désactivé le réseau électrique de Porto Rico et des îles Vierges américaines, laissant la majorité des populations sans électricité pendant des mois.

Les climatologues prévoient qu'à mesure que la température de surface moyenne mondiale continue d'augmenter, il en sera de même de la fréquence et de l'intensité des tempêtes majeures, ainsi que des vagues de chaleur et des températures élevées. Par conséquent, nous sommes susceptibles de voir des pannes de courant encore plus répandues, non seulement dues aux vents d'ouragan, mais aussi des effets de la chaleur prolongée et extrême sur un composant critique mais vulnérable du réseau électrique :le grand transformateur de puissance (LPT).

Les LPT sont des transformateurs évalués à ou au-dessus de 100 MVA (méga voltampères), et des milliers sont déployés à travers les États-Unis. Le stock actuel de LPT est ancien :70 % ou plus ont 25 ans ou plus. Ils ont une durée de vie prévue de 40 ans, et sont très coûteux et longs à remplacer.

Poussé par le réchauffement climatique, des vagues de chaleur plus fréquentes et plus intenses peuvent dégrader la durée de vie opérationnelle des LPT et augmenter le risque de leur défaillance prématurée. La surchauffe réduit l'intégrité structurelle de l'isolant en papier électrique utilisé dans les LPT, provoquant des courts-circuits catastrophiques. Le taux de défaillance devient plus prononcé à mesure que la hausse des températures provoque des réactions chimiques plus intenses qui vieillissent l'isolant. Une défaillance généralisée du LPT pourrait entraîner une interruption durable du réseau, avec des impacts collatéraux sur les systèmes dépendants du réseau tels que les communications, financier, et les cybersystèmes, et des pertes économiques majeures.

Pour évaluer le risque accéléré de défaillance du LPT dans les décennies à venir, des chercheurs du MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change et du MIT Lincoln Laboratory ont étudié l'impact potentiel du réchauffement climatique et les changements correspondants des jours chauds d'été sur la durée de vie du LPT sur un site LPT dans le nord-est des États-Unis. Ils ont constaté que pour une élévation de température de fond de 1 degré Celsius, la durée de vie du transformateur diminue de quatre ans, ou de 10 pour cent. Par conséquent, les projections de réchauffement planétaire moyen à la fin du siècle d'environ 2 degrés (un scénario axé sur la politique climatique) et 4 degrés (un scénario de statu quo) entraîneraient une réduction moyenne de la durée de vie prévue des transformateurs de 20 à 40 %. Les résultats de l'étude sont publiés dans la revue Changement climatique .

« Des études telles que celles-ci mettent en lumière la vulnérabilité du réseau électrique complexe sur lequel nous comptons aux événements météorologiques et climatiques dommageables, " déclare le directeur adjoint du programme conjoint C. Adam Schlosser, un co-auteur de l'étude. « Notre réseau électrique est chargé de maintenir les opérations à ou presque 100 % du temps, même dans des conditions météorologiques et climatiques extrêmes, et donc les risques et menaces croissants doivent être quantifiés afin d'éclairer l'action et de mettre en œuvre les stratégies appropriées de manière proactive et rentable. »

Les chercheurs ont également évalué les changements futurs dans l'occurrence des jours chauds dans les scénarios climatiques à 2 et 4 degrés, en utilisant deux approches différentes :une méthode conventionnelle qui détecte l'occurrence de journées chaudes sur la base de la température maximale quotidienne projetée à partir d'une suite de modèles climatiques, et une méthode analogue récemment développée qui utilise à la place des modèles atmosphériques à grande échelle simulés par un modèle climatique (par exemple, conditions de vent et de pression) associées aux températures extrêmes locales observées.

Les deux méthodes indiquent de fortes augmentations décennales de la fréquence des journées chaudes. À la fin du 21e siècle, le nombre médian de jours chauds d'été par an pourrait doubler dans le scénario à 2 degrés et quintupler dans le scénario à 4 degrés, ainsi que les diminutions susmentionnées de la durée de vie du transformateur.

Plus important encore, la méthode analogique a montré un consensus inter-modèle bien plus important, c'est-à-dire une plus petite gamme de résultats dans les résultats.

"L'amélioration du consensus inter-modèle de la méthode analogique est une étape prometteuse vers la fourniture d'informations exploitables pour une approche plus stable, un réseau national fiable et éco-responsable, " dit Xiang Gao, l'auteur principal de l'étude.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.