Старое энергетическое оборудование тормозит использование чистой энергии и электромобилей

Через семь месяцев после того, как рабочие закончили установку солнечных панелей на доме семьи Гарсия возле Стэнфордского университета, система стала лишь украшением крыши. Проблема: оборудование местных коммунальных служб настолько перегружено, что электричеству, вырабатываемому панелями, просто некуда поступать.

"Мы потратили 30 000 с чем-то долларов на систему, которую не можем использовать", - говорит Тереза Гарсия. "Это было очень неприятно".

Президент Байден подталкивает законодателей и регулирующие органы к тому, чтобы отучить Соединенные Штаты от ископаемого топлива и противостоять последствиям изменения климата. Но его амбициозные цели могут быть поставлены под угрозу из-за стареющих трансформаторов и устаревших линий электропередач, которые затрудняют использование домовладельцами, местными органами власти и предприятиями солнечных батарей, аккумуляторов, электромобилей, тепловых насосов и других устройств, которые могут помочь сократить выбросы парниковых газов.

Большая часть оборудования электрических сетей была построена несколько десятилетий назад и нуждается в модернизации. Оно было разработано для мира, в котором электроэнергия поступала в одном направлении - от сети к людям. Сейчас дома и предприятия все чаще поставляют энергию в сеть от своих солнечных панелей на крыше.

Эти проблемы стали еще более актуальными, поскольку самый быстрый способ сократить выбросы парниковых газов - это перевести станки, автомобили и отопительное оборудование, которые в настоящее время работают на нефти и природном газе, на электроэнергию, вырабатываемую солнцем, ветром, атомной энергией и другими источниками энергии с нулевым уровнем выбросов. Однако, по словам экспертов в области энергетики, мощности энергосистемы далеко не достаточно, чтобы обеспечить энергией все то, что может помочь справиться с последствиями изменения климата.

"Это идеальный жестокий шторм в плане удовлетворения спроса, который мы будем иметь", - сказал Майкл Джонстон, исполнительный директор по кодам и стандартам Национальной ассоциации электроподрядчиков. "Это не маленькая проблема".

Электрические сети также испытывают нагрузку от самого изменения климата. В прошлом году во время сильной жары в Калифорнии были введены периодические отключения электроэнергии. В феврале более 200 человек погибли после того, как электрическая сеть Техаса разрушилась во время зимнего шторма. Затем в августе ураган "Ида" повалил электрические линии по всей Луизиане, оставив миллионы людей без электричества на несколько дней.

'Инфраструктура, которая выходит из строя'

Г-жа Гарсия и ее муж Куин купили свой дом в Портола Вэлли чуть больше года назад. Они инвестировали в солнечную энергию, потому что г-жа Гарсия, 37-летний юрист в области биотехнологий, и ее муж, венчурный капиталист, хотели внести свой вклад в борьбу с изменением климата.

Гарсиа не являются первопроходцами. По данным Калифорнийской ассоциации солнечных батарей и накопителей, солнечной энергией пользуется примерно один из 10 потребителей коммунальных услуг в штате.

Поэтому Гарсиасы были удивлены, когда их коммунальная компания Pacific Gas & Electric не разрешила им полностью использовать панели.

Проблема в том, что в солнечные дни солнечные панели на крыше могут вырабатывать гораздо больше электроэнергии, чем потребляется в районе, где они установлены. Это может привести к перегрузке электрических трансформаторов, которые помогают регулировать и направлять поток электроэнергии в районе, что вынуждает их отключать или взрывать. Таких проблем можно избежать, установив новые трансформаторы с большей мощностью.

Барри Синнамон, исполнительный директор компании Cinnamon Energy Systems, которая установила панели на доме Гарсиа, сказал, что такие проблемы встречаются слишком часто. "Мой опыт и понимание того, как работают коммунальные службы, говорит о том, что они просто ждут, пока район не будет перегружен, и тогда трансформатор взрывается", - сказал г-н Синнамон.

PG&E извинилась за задержку с модернизацией трансформатора возле дома Гарсиа, отметив, что это может занять у рабочих до шести месяцев, если они завалены проектами.

Во время сильной жары в августе 2020 года взорвался устаревший трансформатор на электрической подстанции в центре Сан-Хосе, который находится примерно в 25 милях от дома Гарсиа. В результате в домах десятков тысяч людей отключилось электричество, причем у некоторых на несколько дней.

Мэр города Сэм Ликкардо выразил недовольство PG&E, заявив, что устаревшее оборудование компании мешает плану Сан-Хосе по расширению использования солнечных батарей, электромобилей и других новых устройств. Для достижения своих климатических целей город уже запретил использование природного газа в новых зданиях, став крупнейшим местным органом власти в стране, сделавшим это.

"Это инфраструктура, которая выходит из строя", - сказал г-н Ликкардо, демократ. "Мы очень амбициозны. Вопрос в том, будет ли готова сеть, когда мы придем туда".

Марк Эсгерра, старший директор по стратегии управления электрическими активами в PG&E, сказал, что компания планирует обновить гораздо больше своего оборудования. После аварии в Сан-Хосе в прошлом году компания заменила 400 трансформаторов в этом городе и его окрестностях из общего числа 62 000 в округе Санта-Клара. Компания добавила, что поддерживает использование солнечных батарей почти 600 000 своих бытовых клиентов и электромобилей 360 000 клиентов.

"Мы знаем, что через несколько лет наша сеть будет выглядеть иначе", - сказал г-н Эсгерра.
Сколько и как быстро?

Большая проблема для политиков и коммунальной отрасли заключается в том, чтобы понять, как быстро инвестировать в энергосистему и при этом сохранить доступность энергии.

По словам Бена Херц-Шаргеля, руководителя глобального отдела Grid Edge, подразделения исследовательской и консалтинговой компании Wood Mackenzie, модернизация распределительных сетей по всей стране для достижения целей в области экологически чистой энергетики обойдется в сотни миллиардов долларов. В эту сумму не входят расходы на дальние линии электропередач и оборудование для выработки электроэнергии, например, солнечные и ветряные электростанции.

Г-н Херц-Шаргель лично знаком с недостатками электрических сетей. Когда он недавно заряжал свой автомобиль Tesla у себя дома на Лонг-Айленде, электрооборудование, которое соединяло линию электропередачи с его домом, нагрелось настолько, что расплавилось.

"Я единственный электромобиль в своем квартале, и даже такого скромного использования было достаточно, чтобы перегрузить вторичную часть электросети моего дома", - сказал он. "Это просто показывает, как много слабых звеньев в системе распределения электроэнергии".

Сколько денег коммунальные службы тратят на свое оборудование, определяется в ходе сложного процесса, в котором участвуют государственные регулирующие органы, которые должны утвердить повышение тарифов на электроэнергию для оплаты модернизации.

Государственные чиновники не хотят слишком сильно повышать тарифы, потому что это вредит потребителям и может подорвать общественную поддержку чистой энергии, говорит Эбигейл Энтони, регулятор коммунальных услуг в Род-Айленде, которая также возглавляет комитет по изучению этих вопросов в Национальной ассоциации регулирующих коммунальных комиссаров.

"Не только автомобили и системы отопления должны быть доступными, - сказала г-жа Энтони, - но и топливо, электричество, должно быть дешевым, особенно по сравнению с нефтью, бензином и природным газом".

Люди, выступающие за увеличение инвестиций, говорят, что эти расходы окупятся за счет экономии денег на ежемесячных счетах и предотвращения худших последствий изменения климата.

Рассмотрим следующий пример: Если все 330 000 семей в Сан-Хосе откажутся от использования бензина и природного газа и перейдут на электромобили, тепловые насосы, электрические водонагреватели и плиты, город будет потреблять в три раза меньше электроэнергии, чем сейчас, согласно данным Rewiring America, некоммерческой группы, выступающей за модернизацию энергосистемы и политику борьбы с изменением климата.

Но деньги, которые жители и предприятия Сан-Хосе тратят на электроэнергию, не обязательно утроятся или даже удвоятся, утверждает группа. Это связано с тем, что люди могут вырабатывать часть электроэнергии с помощью солнечных батарей на крыше и хранить ее в домашних аккумуляторах. Они могут установить умные термостаты и бытовую технику, чтобы использовать электричество, когда оно стоит дешевле, например, ночью, сказал Сэм Калиш, руководитель исследовательского отдела Rewiring America.

Эмили Фишер, старший вице-президент по чистой энергии в Edison Electric Institute, торговой группе коммунальных предприятий, привела другой пример. Г-н Байден хочет, чтобы к 2030 году электромобили составляли половину новых автомобилей, продаваемых в стране. Если бы все эти автомобили были подключены к сети днем, когда потребление энергии велико, коммунальным предприятиям пришлось бы потратить много средств на модернизацию. Но если регулирующие органы разрешат большему числу предприятий предлагать более низкие тарифы на электроэнергию в ночное время, люди будут заряжать автомобили, когда есть много свободных мощностей.

Некоторые предприятия уже находят способы меньше полагаться на сеть, когда спрос высок. Electrify America, дочерняя компания Volkswagen, управляющая сетью зарядки электромобилей, установила большие аккумуляторы на некоторых зарядных станциях, чтобы избежать уплаты сборов, которые коммунальные службы налагают на предприятия, потребляющие слишком много электроэнергии.

Роберт Барроза, старший директор по продажам и маркетингу Electrify America, сказал, что в конечном итоге компания может помочь коммунальным службам, забирая энергию, когда ее слишком много, и поставляя ее, когда ее недостаточно.

В конечном итоге, электрификация автомобилей, обогревателей, печей и другого оборудования, работающего в настоящее время на ископаемом топливе, может сэкономить средней семье от 1 050 до 2 585 долларов в год, по данным Rewiring America. Эти приборы более энергоэффективны, а электричество, как правило, стоит меньше, чем сопоставимые объемы бензина, печного топлива и природного газа. Электромобили и электроприборы также дешевле в обслуживании.

"При правильном подходе деньги могут быть направлены на создание более надежной сети", - сказал г-н Калиш, - "особенно в условиях возрастающей нагрузки из-за изменения климата".