Sieć energetyczna Stanów Zjednoczonych znajduje się pod skrajnym obciążeniem, ponieważ szybka elektryfikacja i gwałtownie rosnące zapotrzebowanie na energię wywierają bezprecedensową presję na infrastrukturę przesyłową. Boom na sztuczną inteligencję wystrzeliwuje wskaźniki zapotrzebowania na energię w kosmos, ponieważ operatorzy hiperskalowani ścigają się z budową energochłonnych kampusów centrów danych w całym kraju. Jednocześnie kampanie na rzecz czystej energii i transformacja energetyki odnawialnej w coraz większym stopniu elektryfikują codzienne życie — od pojazdów elektrycznych po systemy ogrzewania i chłodzenia. Ta zmiana stanowi wyraźne zerwanie z minionymi dwiema dekadami, podczas których zapotrzebowanie na energię elektryczną w USA rosło jedynie umiarkowanie — długi okres stagnacji zużycia nie dawał planistantom sieci powodów do inwestowania w dużą rozbudowę przesyłu.

Oficjalna ocena opublikowana w styczniu przez North American Electric Reliability Corporation (NERC) wykazała, że 60 procent regionów sieciowych w Stanach Zjednoczonych (dziewięć z 15) znajduje się w strefie „podwyższonego" lub „wysokiego" ryzyka niedoboru energii już w 2030 roku. Oznaczenie wysokim ryzykiem wskazuje, że w scenariuszu biznesu jak zwykle zapotrzebowanie wkrótce przewyższy podaż w danym regionie. Ryzyko podwyższone oznacza, że choć zasoby są wystarczające, w trakcie ekstremalnych zjawisk pogodowych mogą wystąpić krytyczne niedobory. Niektóre z najludniejszych obszarów kraju, w tym Nowy Jork i Pensylwania, obsługiwane są przez właśnie te zagrożone sieci.

Stwarza to poważny i pilny problem dla bezpieczeństwa energetycznego kraju. „W krótkim terminie ta nierównowaga może oznaczać przesyłanie większej mocy liniami, niż na jakie są przystosowane, co grozi awarią urządzeń" — stwierdza niedawny raport Atmos. „Z czasie może to powodować przerwy w dostawach energii, szczególnie w okresach szczytowego zapotrzebowania".

To nie tylko poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa energetycznego i gospodarki; to kwestia życia i śmierci. Okresy szczytowego zapotrzebowania są zazwyczaj wywoływane przez ekstremalne zjawiska pogodowe, podczas których ludzie potrzebują ogrzewania lub chłodzenia z konieczności, a nie jedynie dla komfortu. Zgodnie z badaniem prestiżowego czasopisma medycznego The Lancet, opublikowanym w lutym tego roku, między 2000 a 2019 rokiem na świecie z powodu upałów umierało co roku blisko pół miliona osób. Badanie szacuje, że klimatyzacja zapobiega około 190 000 zgonów rocznie. Zimna pogoda również stanowi realne i rosnące zagrożenie dla ludzkiego życia. Ekstremalne wzorce pogodowe w przyszłości staną się bardziej intensywne i częstsze, co oznacza, że zapotrzebowanie na energię będzie nadal rosło, a niezawodność sieci będzie ważniejsza niż kiedykolwiek.

NERC, niedochodowa organizacja nadzorująca sieci w Kanadzie, Stanach Zjednoczonych i Meksyku, wskazała kilka kluczowych czynników i wąskich gardeł stojących za podwyższonym poziomem ryzyka. Pierwszym i najbardziej widocznym jest gwałtowny wzrost zapotrzebowania na energię napędzany boomem na sztuczną inteligencję. Według danych Międzynarodowej Agencji Energii zużycie energii elektrycznej w USA ma rosnąć średnio o prawie 2 procent rocznie, co oznacza ponad dwukrotnie wyższe tempo niż w ostatnich dziesięciu latach. Centra danych są kluczową częścią tego wzrostu: Międzynarodowa Agencja Energii oszacowała, że globalne zużycie energii elektrycznej przez centra danych może mniej więcej podwoić się do 2030 roku, a serwery zoptymalizowane pod AI stanowią główny motor tego wzrostu.

Kolejnym zagrożeniem dla stabilności sieci jest rosnący udział niestabilnych, zależnych od pogody źródeł, takich jak energia wiatrowa i słoneczna, w krajowym miksie energetycznym. Choć magazynowanie energii stanowi rozwiązanie narastającej zmienności źródeł zależnych od pogody, rozbudowa systemów magazynów bateryjnych i rozwój rozwiązań długoterminowego magazynowania nie nadążają za przyrostem mocy wytwórczych.

Sieci napotykają również poważne wąskie gardła w rozbudowie przepustowości przesyłowej, niezbędnej do obsługi tego ogromnego wzrostu przepływów energii. „Rozwój sieci przesyłowej w niektórych obszarach jest hamowany przez rosnące ryzyka w zamówieniach publicznych i opóźnienia w łańcuchu dostaw. Inne przyczyny opóźnień to skutki ekonomiczne, problemy z planowaniem i budową, kwestie pozwoleń lub zmieniające się potrzeby" — opisuje raport NERC. „Z blisko 900 projektów będących w budowie lub planowanych na następne 10 lat co najmniej 390 projektów zostało opóźnionych względem pierwotnie przewidywanych dat uruchomienia". Nakłada się to na już przeciążony system: kolejki przyłączeniowe w całym kraju w ostatnich latach znacząco się rozrosły, a tysiące projektów wytwórczych — w większości odnawialnych — czeka latami na zgodę na podłączenie do sieci, co dokumentują coroczne analizy Lawrence Berkeley National Laboratory.

W rezultacie terminy faktycznego podłączenia dodatkowej mocy do sieci stale się wydłużają. W miarę jak krajobraz energetyczny kraju staje się coraz bardziej zróżnicowany i konkurencyjny, z dostawcami energii odnawialnej, a obecnie także wielkimi firmami technologicznymi wchodzącymi na ten rynek, proces przyłączania generatorów staje się bardziej skomplikowany i znacznie wolniejszy.

„Konieczne reformy stają się coraz bardziej oczywiste" — argumentuje Atmos. „Operatorzy sieci mogą usprawnić przeglądy przyłączeniowe i ograniczyć lawinowe ponowne analizy wywoływane, gdy projekty wycofują się lub zmieniają pozycję w kolejce. Spółki użyteczności publicznej i planiści regionalni mogą budować przesył w oparciu o przewidywane przyszłe potrzeby, zamiast czekać na indywidualne wnioski generatorów. Nowe centra danych i inni dużi odbiorcy energii mogą być koordynowani z nową generacją i lokalnymi modernizacjami sieci. Silniejsze powiązania między rozdrobnionymi sieciami kraju pozwoliłyby regionom dzielić się nadwyżkami energii i skuteczniej reagować na okresy ekstremalnego zapotrzebowania". Organy regulacyjne ruszyły w tym kierunku — w 2024 roku Federalna Komisja Regulacji Energetyki (FERC) wydała rozporządzenia mające przyspieszyć procesy przyłączeniowe i wymagające długoterminowego, skoordynowanego planowania przesyłu — jednak wdrażanie tych reform w rozdrobnionym krajobrazie sieciowym kraju pozostaje w toku.

Wyzwaniem jest to, że są to ogromne problemy obejmujące bardzo dużą liczbę uczestników i rozproszone sieci, a koordynacja takich reform nie jest łatwym zadaniem. Niezjednoczenie się jednak wokół wspólnego celu rozbudowy i modernizacji sieci nie wchodzi w grę. Energetyczny potwór stworzony przez AI nie zniknie, a jego koszt nie powinien być rozliczany w ludzkich istnieniach.

Autor: Haley Zaremba dla Oilprice.com