Энергосистема Соединенных Штатов испытывает экстремальную нагрузку, поскольку быстрая электрификация и стремительный рост спроса на энергию создают беспрецедентное давление на передающую инфраструктуру. Бум искусственного интеллекта поднимает темпы роста энергопотребления до заоблачных высот, пока гиперскейлеры наперегонки разворачивают по всей стране кампусы энергоемких дата-центров. В то же время кампании за чистую энергию и переход на возобновляемые источники все больше электрифицируют повседневную жизнь — от электромобилей до систем отопления и охлаждения. Этот сдвиг стал резким разрывом с прошлыми двумя десятилетиями, когда спрос на электроэнергию в США рос лишь умеренно — долгий период стагнации потребления не давал планировщикам сетки оснований вкладываться в масштабное расширение передач.

Официальная оценка, опубликованная в январе Североамериканской корпорацией по надежности электроэнергетики (NERC), показала, что 60 процентов регионов энергосетки США (девять из 15) подвергаются «повышенному» или «высокому» риску нехватки энергии для покрытия спроса уже к 2030 году. Высокий риск означает, что в сценарии без изменений спрос в регионе вскоре превысит предложение. Повышенный риск означает, что, хотя ресурсы достаточны, критический дефицит возможен во время экстремальных погодных явлений. Некоторыми из самых густонаселенных районов страны, включая Нью-Йорк и Пенсильванию, обслуживают именно эти сети из группы риска.

Это создает масштабную и неотложную проблему для энергетической безопасности страны. «В краткосрочной перспективе такой дисбаланс может означать передачу по линиям электропередачи большей мощности, чем та, на которую они рассчитаны, что грозит выходом оборудования из строя», — говорится в недавнем докладе Atmos. «Со временем это может привести к отключениям электроэнергии, особенно в периоды пикового спроса».

Это не просто серьезная угроза энергетической безопасности и экономике — это вопрос жизни и смерти. Пики спроса, как правило, вызваны экстремальными погодными явлениями, когда отопление или охлаждение нужны людям как насущная необходимость, а не просто для комфорта. По данным исследования, опубликованного в феврале этого года авторитетным медицинским журналом The Lancet, в 2000–2019 годах в мире ежегодно от жары умирали почти полмиллиона человек. Исследование оценивает, что кондиционирование воздуха ежегодно предотвращает около 190 000 смертей. Холодная погода также представляет реальную и растущую угрозу для жизни людей. Эти экстремальные погодные условия в будущем станут более интенсивными и частыми, а значит, спрос на энергию продолжит расти, и надежность энергосетки будет важна как никогда.

NERC — некоммерческая надзорная организация, охватывающая энергосетки Канады, США и Мексики, — выделила ряд ключевых факторов и узких мест, стоящих за этими уровнями повышенного риска. Первый и самый заметный — стремительный рост спроса на энергию, обусловленный бумом искусственного интеллекта. Согласно данным Международного энергетического агентства, в США потребление электроэнергии, как ожидается, будет расти в среднем почти на 2 процента в год, что более чем вдвое превышает темпы роста за последние десять лет. Дата-центры — ключевая часть этого роста: по оценке МЭА, глобальное потребление электроэнергии дата-центрами к 2030 году может примерно удвоиться, и оптимизированные под ИИ серверы станут одним из главных драйверов этого роста.

Следующая угроза стабильности сетки — растущая доля прерывистых и зависящих от погоды ресурсов, таких как ветровая и солнечная энергия, в национальном энергобалансе. Хотя накопление энергии является решением проблемы растущей изменчивости погодозависимых источников, расширение систем батарейного хранения и разработка решений долгосрочного хранения не поспевают за приростом генерирующих мощностей.

Сетки также сталкиваются с серьезными узкими местами в наращивании пропускной способности передач, необходимом для обслуживания этого масштабного роста энергетических потоков. «Развитию передач в некоторых регионах мешают растущие риски в закупках и задержки в цепях поставок. Среди других причин задержек — экономические последствия, проблемы планирования и строительства, вопросы разрешений или меняющиеся потребности», — поясняется в докладе NERC. «Из почти 900 проектов, находящихся в строительстве или планировании на ближайшие 10 лет, не менее 390 проектов задержаны относительно первоначально ожидаемых сроков ввода в эксплуатацию». Это усугубляет и без того напряженный процесс: очереди на подключение по всей стране в последние годы раздулись — тысячи генерирующих проектов, большинство из которых относятся к возобновляемой энергетике, годами ждут разрешения подключиться к сетке, что зафиксировано в ежегодных анализах Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

В результате сроки фактического подключения дополнительных мощностей к сетке становятся все длиннее. Поскольку энергетический ландшафт страны становится все более разнообразным и конкурентным — с выходом на поле поставщиков возобновляемой энергии, а теперь и крупных технологических компаний, — процесс подключения генераторов усложнился и существенно замедлился.

«Необходимые реформы становятся все очевиднее», — утверждает Atmos. «Операторы сетей могут упростить проверки подключений и сократить каскадные пересмотры исследований, вызываемые выходом проектов из очереди или изменением их позиции в ней. Коммунальные предприятия и региональные планировщики могут строить передачи исходя из ожидаемых будущих потребностей, а не дожидаясь заявок от отдельных генераторов. Новые дата-центры и других крупных потребителей электроэнергии можно координировать с новой генерацией и локальной модернизацией сетки. Более прочные связи между разрозненными сетками страны позволили бы регионам делиться излишками электроэнергии и эффективнее реагировать на периоды экстремального спроса». Регуляторы уже начали двигаться в этом направлении — в 2024 году Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) издала распоряжения, направленные на ускорение процессов подключения и требующие долгосрочного скоординированного планирования передач, однако реализация этих реформ на разрозненном сетевом ландшафте страны остается незавершенной.

Проблема в том, что это колоссальные задачи,涉及ающие огромное число участников и разрозненные сетки, и координация таких реформ — непростое дело. Тем не менее, неспособность объединиться вокруг общей цели расширения и модернизации сетки — не вариант. Созданный ИИ энергомонстр никуда не денется, и его цена не должна измеряться человеческими жизнями.

Автор: Хейли Заремба (Haley Zaremba), Oilprice.com