Gel soudain: les problèmes en cascade qu’ils causent

L’explosion arctique qui a couvert les États-Unis a frappé le Texas particulièrement durement. Étant un État chaud, le Texas ne voit pas beaucoup de temps froid.

Pourtant, ce front froid particulier a battu tous les records, avec un temps sous le point de congélation pendant cinq jours d’affilée. Cette vague de froid soudaine a causé des problèmes en cascade, à commencer par les pannes de courant. En tant que citoyen du Texas, j’avais un siège au premier rang.

Les pannes de courant lors d’événements météorologiques extrêmes ne sont pas rares. Notre réseau électrique vieillissant est le plus durement touché par les conditions météorologiques extrêmes, de la glace au vent. Les compagnies d’électricité du pays connaissent bien les réparations d’urgence, essayant de remettre le courant pour les gens. Malgré cela, l’incidence des pannes d’électricité majeures est en augmentation depuis plus d’une décennie, les événements météorologiques étant la principale cause de ces pannes.

Dans ce gel particulier, environ 5,4 millions de personnes ont perdu l’électricité, dont environ 4,3 millions au Texas, principalement dans les grands centres de population. Mais pourquoi l’État de Lone Star a-t-il été si durement touché? Les gens travaillent dur, pointent du doigt, mais il n’ya rien à pointer du doigt en réalité.

Lors de la conception des systèmes et de l’élaboration des plans, les facteurs de risque sont pris en compte. Ces facteurs de risque déterminent un large éventail de décisions de conception, telles que les températures dans lesquelles l’équipement doit être conçu pour fonctionner. C’est une méthode nécessaire de maîtrise des coûts. Construire une capacité particulière de résilience dans un système ou une structure ajoute des coûts, qu’il puisse résister au vent, aux tremblements de terre ou au froid. Ainsi, les extrêmes qui sont peu susceptibles de se produire sont ignorés, ce qui fait que plus un événement particulier est éloigné de l’enveloppe de conception, plus il y a de chances qu’il cause des problèmes.

Dans ce cas, le temps que le vortex polaire a apporté au Texas était un événement unique en un siècle. L’infrastructure électrique n’a pas été conçue pour cela, ce qui entraîne un grand nombre de pannes en cascade. Il est intéressant de noter que les échecs se sont répercutés en cascade, nous montrant ce qui pourrait se produire lors d’une catastrophe encore plus grande liée au réseau. Continuons ceci.

Ordre approximatif des événements

Pour commencer, le Texas est le chef de file du pays en matière d’énergie éolienne, avec environ 20% de toute l’électricité du Texas provenant de l’éolien. La décision a été prise de mettre hors service certaines centrales électriques plus anciennes et moins respectueuses de l’environnement pour se conformer à la réglementation fédérale.

Parallèlement à cette tendance à l’énergie éolienne, le conseil d’administration de l’ERCOT (Electric Reliability Council of Texas) a décidé de réduire la quantité de capacité de réserve d’énergie de l’État, dans le cadre de l’effort visant à augmenter le pourcentage d’énergie renouvelable. Le raisonnement était que l’État pouvait toujours acheter de l’énergie aux États voisins, s’il en avait besoin.

En plus de s’orienter davantage vers l’énergie éolienne, l’autre changement important dans le réseau du Texas a été une forte augmentation des centrales au gaz naturel. À présent, environ 48% de l’énergie de l’État provient de ces usines, qui sont préférées parce qu’elles sont extrêmement propres.

Avant que le front froid ne frappe, de nombreuses centrales électriques ont été mises hors ligne pour maintenance. Il s’agit d’un événement régulier, mais le moment était malheureux cette fois, car la baisse des températures a incité les gens à utiliser plus d’énergie pour chauffer leur maison. La marge entre capacité et consommation est devenue extrêmement fine.

Puis le froid a frappé, apportant une pluie verglaçante. Les éoliennes ont été l’une des premières victimes du froid. La pluie verglaçante s’est accumulée sur les pales des éoliennes dans l’ouest du Texas, déséquilibrant ces unités. Pour éviter la destruction des turbines, elles s’éteignent automatiquement. Cela s’est produit pour environ la moitié du total des éoliennes, réduisant de 10% la production totale d’électricité de l’État.

Les éoliennes dans les climats plus froids sont fabriquées avec une capacité de dégivrage intégrée, tout comme les avions de ligne. Mais cette mesure n’est pas incluse dans celles installées au Texas en raison de la faible probabilité de gel sur les pales des turbines.

Pendant ce temps, la consommation de gaz naturel a augmenté alors que les gens essayaient de garder leur maison au chaud. Les systèmes CVC du Texas ont une capacité de chauffage plus petite que ceux installés dans les maisons plus au nord, car le chauffage de toute sorte est rarement nécessaire. Ainsi, les appareils de chauffage de la plupart des maisons fonctionnaient 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 pendant au moins les quatre premiers jours. Il a fallu quatre jours avant que le mien ne s’éteigne pour la première fois, ce qui n’a duré qu’une heure environ.

Cette augmentation massive de l’utilisation du gaz naturel s’est accompagnée du gel dans les conduites (oui, les conduites de gaz naturel peuvent geler, à la fois à cause de l’eau dans les conduites et des hydrates). Cela n’a pas complètement bloqué les lignes, mais cela a restreint le flux. Cela a conduit certaines centrales au gaz naturel à réduire leur production et à fermer d’autres. Cela peut avoir été exacerbé par le gel des instruments dans les centrales électriques. Là encore, l’instrumentation n’est pas protégée contre le froid extrême en raison de la rareté de ce froid.

Au début de la crise, ERCOT a réagi à la perte potentielle de l’ensemble du réseau électrique du Texas de la manière généralement acceptée d’instituer des pannes de courant continu. Cela n’a pas aidé certaines zones d’État où des pannes de courant se produisaient déjà, mais cela a empêché la grille entière de tomber en panne. S’ils avaient attendu quelques minutes de plus pour déclencher ces pannes de courant, les dommages auraient pris des mois à réparer.

D’une manière ou d’une autre, l’emplacement des stations de pompage de gaz et des centrales électriques a été négligé lors de l’instauration des pannes de courant. Ainsi, dans certains cas, le débit de gaz naturel s’est arrêté en raison du manque d’énergie électrique. Cela, à son tour, a entraîné la fermeture de plus de centrales au gaz naturel, aggravant le problème. Ces centrales mettent du temps à se remettre en service une fois qu’elles sont fermées.

Alors, pourquoi ERCOT n’a-t-il pas acheté d’électricité aux États voisins, comme le prévoyait le plan? Je n’ai encore rien vu de définitif, mais je suppose que puisque le froid glacial affectait tout le pays, personne n’avait la capacité d’achat excédentaire. Les services publics d’électricité produisaient probablement tous au maximum, essayant simplement de répondre aux besoins croissants.

Jusque-là, la cascade n’avait été que dans le réseau électrique; mais il n’y est pas resté.

La prochaine victime de tout cela était l’eau municipale dans tout l’État. Comme pour les centrales électriques, les usines de purification de l’eau n’ont pas été construites pour résister à plusieurs jours de températures sous le point de congélation, même pas dans la partie nord de l’État.

Les autorités municipales de l’eau ont été confrontées à deux problèmes simultanément: une électricité faible ou nulle et des températures glaciales. Par règlement, ils doivent disposer d’une alimentation de secours et d’une alimentation de secours redondante pour s’assurer qu’ils peuvent fournir de l’eau en cas de panne de courant.

Mais cela n’a pas aidé dans la ville où je vis. Lorsque la station d’épuration d’eau n’a pas reçu l’électricité dont elle avait besoin, les générateurs se sont mis en marche automatiquement. Mais les quatre générateurs se sont rapidement arrêtés. Ce sont des générateurs diesel, et je suppose que le carburant diesel n’a pas été correctement traité contre le froid. Le diesel est sensible à la température et, à des températures proches de zéro, la paraffine du diesel commence à se solidifier, ce qui le rend trouble. Je ne serais pas surpris si, en tirant sur les injecteurs, ils découvrent qu’ils sont obstrués par de la paraffine.

Les conduites d’eau au Texas ne sont pas enfouies aussi profondément qu’elles le sont dans les États du nord. Il n’est pas inhabituel de trouver des codes du bâtiment locaux exigeant que les conduites d’eau soient installées à six pieds sous le niveau du sol dans l’extrême nord, mais elles sont généralement à deux pieds sous la surface au Texas. Le froid extrême a donc fait descendre la ligne de gel sous les conduites d’eau, provoquant la rupture de tuyaux à travers l’État. De nombreuses maisons, entreprises et installations commerciales ont vu leurs conduites d’eau se briser et les lignes de distribution de la ville.

La ville où je vis avait une pause de 30 000 gallons par minute, qui a pris plus de quatre jours à trouver. Un bâtiment appartenant à notre hôpital de quartier avait sa principale rupture d’entrée d’eau, déversant des centaines de gallons d’eau sur le sol avant que je ne le trouve (j’étais le premier à le voir). Les tuyaux dans une maison que j’essaie d’acheter ont gelé et se sont cassés, même si les robinets sont restés allumés en un rien de temps.

L’eau à travers l’état coulait à un filet ou moins. L’État tout entier a institué un ordre d’ébullition de l’eau parce que la pression de l’eau était suffisamment basse. Ils ne pouvaient pas être sûrs que rien ne fuyait dans les conduites. Épiceries et autres points de vente épuisés le deuxième jour.

L’achat d’eau a probablement amené la phase suivante de la cascade, alors que les épiceries se vidaient, tout comme elles le faisaient aux premiers jours de la pandémie COVID. Certains magasins avaient des files d’attente autour du pâté de maisons, avec des gens qui attendaient dans le froid pour entrer, car les règles de distanciation sociale limitaient le nombre d’acheteurs autorisés dans les magasins. Les stations-service ont accroché des panneaux indiquant qu’ils étaient à court d’essence.

L’État tout entier est passé de la normale à sans électricité, sans eau et sans nourriture en quelques jours. Si cela avait été un événement à long terme, comme cela se serait produit si ERCOT n’avait pas institué des pannes de courant continuelles, les résultats auraient été catastrophiques.

C’est l’heure du jeu du blâme

Comme cela se produit généralement dans des situations comme celle-ci, il a fallu beaucoup moins de temps pour que le jeu des reproches démarre que pour ceux qui travaillent sur le problème, même pour commencer à mettre en œuvre des solutions. Certains pointaient du doigt pour des raisons politiques, tandis que d’autres le faisaient parce qu’ils voulaient qu’on blâme quelqu’un pour leurs problèmes. Dans les deux cas, les personnes qui blâmaient auraient été mieux servies en utilisant tout cet air chaud pour chauffer leurs maisons.

En réalité, le seul à pointer du doigt est la météo. Nous n’avons pas connu de gel comme celui-ci au Texas au cours des 100 dernières années. Il n’est donc pas surprenant que notre infrastructure ne soit pas conçue pour y résister. Dépenser de l’argent pour intégrer cela dans nos systèmes serait à peu près aussi utile que l’achat de chasse-neige, ce que nous n’avons pas au Texas.

Les gens qui se plaignent auprès de notre gouvernement et d’ERCOT oublient qu’il est coûteux de concevoir et de construire des systèmes renforcés contre toute catastrophe éventuelle. Les ingénieurs qui conçoivent ces systèmes et les entreprises qui les possèdent doivent prendre en compte les aspects pratiques financiers. Il s’agit d’un équilibre délicat entre éviter le coût de la perte de service et dépenser trop d’argent pour renforcer des capacités qui ne seront peut-être jamais utilisées. C’est invariablement un jeu sans victoire.

Nous, les Américains, sommes gâtés. Nous sommes tellement habitués à ce que tout soit là que notre première réaction est de nous plaindre lorsque les choses ne fonctionnent pas comme nous le pensons. Mais la vérité est qu’ils ne le feront jamais, pas entièrement. Il y aura toujours des choses qui arriveront parce que nous ne pouvons pas planifier efficacement toutes les éventualités possibles.

Préparez-vous aux événements en cascade

En tant qu’étude de cas, cela s’est avéré extrêmement utile. Une chose qu’il a montrée de manière exceptionnellement claire est la façon dont les événements se déroulent en cascade, transformant un problème en plusieurs. La même chose s’est produite dans les premiers jours de la pandémie de COVID-19, bien que ceux-ci soient principalement liés à l’offre. Pourtant, le simple fait de savoir comment ils peuvent et vont en cascade en cas de crise nous aide dans notre planification et notre préparation.

Mais cela ne se limite pas aux événements majeurs. Les catastrophes naturelles peuvent également provoquer des pannes en cascade. Les ouragans ont également tendance à provoquer des pannes d’électricité et des pénuries d’eau. Dans le même temps, les prix abusifs existent parce qu’il y a généralement une pénurie d’approvisionnements. Il suffit de regarder Porto Rico et ce qui s’est passé là-bas après le double coup dur des ouragans Irma et Maria.

Il semble éminemment clair à ce stade que tout événement majeur va s’accomplir avec ces effets en cascade. Par conséquent, nous devons planifier leur réalisation, ne nous autorisant pas à isoler une catastrophe comme étant unidimensionnelle.

Ceux qui utilisent un événement TEOTWAWKI, comme un PEM, comme plan de base pour leurs préparatifs le font correctement. Bien que nous ne voyions peut-être jamais cet EMP, nous pouvons nous attendre à voir plusieurs choses mal tourner simultanément. Construire nos plans de préparation et nos stocks pour prendre plusieurs pannes en même temps n’a que du sens.