Extreme Hitze macht Strom teurer, umweltschädlicher und weniger zuverlässig

Jun 19, 2024

Extreme Hitze hat in letzter Zeit von Küste zu Küste und darüber hinaus hart zugesetzt, und die Danger Season hat sich in diesem Jahr besonders deutlich gezeigt. Während ich dies schreibe, stehen Gemeinden vom Nordwesten über den Südwesten bis zum Südosten und Puerto Rico unter Hitzealarm.

Die direkten gesundheitlichen Auswirkungen von Hitzestress sind schlimm genug und gefährlich. Aber extreme Hitze beeinträchtigt unser Stromsystem auch auf eine Weise, die es teurer, umweltschädlicher und weniger zuverlässig macht. Hier ist wie.

Extreme Hitze kann den Stromverbrauch drastisch erhöhen, da die Menschen zur Linderung ihre Klimaanlagen aufdrehen. Beispielsweise hat der Electric Reliability Council of Texas, das Stromnetz, das einen Großteil des Lone Star State versorgt, in diesem schwülen Sommer bereits elf Mal neue Rekorde für den Strombedarf aufgestellt.

Wenn die Nachfrage steigt, greifen Netzbetreiber auf die Bereitstellung zusätzlicher Kapazität für Kraftwerke zurück, die sie nicht häufig nutzen. Sie nutzen oder „verteilen“ Anlagen auf der Grundlage ihrer Betriebskosten, beginnend mit den günstigsten Quellen zuerst, wie in diesem UCS-Video erklärt:

Dieser Ansatz bedeutet, dass die Nachfrage zuerst durch Ressourcen gedeckt wird, die keinen Brennstoff benötigen – insbesondere Solar- und Windenergie – oder niedrige Brennstoffkosten haben – Kernkraft. Als nächstes folgen typischerweise Gas-Kombi-Kraftwerke. Wenn noch mehr Kapazität benötigt wird, stehen am oberen oder späteren Ende der Kurve Versorgungsoptionen wie Kohlekraftwerke, „Peak“-Kraftwerke mit einfachem Gaskreislauf oder sogar ölbefeuerte Kraftwerke zur Verfügung (obwohl dieser Brennstoff in den USA in Ungnade fiel). Energiesektor vor Jahrzehnten). Die Nutzung einer größeren Anzahl dieser teureren Quellen führt zu höheren Großhandelsstromkosten, was sich in höheren Endkundenpreisen für die Kunden niederschlägt.

Je höher die Versandkurve, desto höher sind nicht nur die Kosten, sondern auch die Umweltverschmutzung. Ein Faktor ist die Verschmutzung fossiler Brennstoffe. Kohle, Öl und Gas sind Hauptquellen einer Vielzahl von Schadstoffen, die eine Gefahr für die öffentliche Gesundheit und die Umwelt darstellen.

Ressourcen am oberen Ende der Kosten-Versand-Kurve sind tendenziell auch weniger effizient. Sogar Anlagen mit demselben Brennstoff könnten diesen unterschiedlich nutzen. Ein Gas-Kombikraftwerk könnte einen Wirkungsgrad von 60 Prozent haben, während ein Gas-Peak-Kraftwerk einen Wirkungsgrad von 20 bis 35 Prozent haben könnte – das heißt, es verschwendet bis zu 80 Prozent der in seinem Brennstoff enthaltenen Energie. Das durchschnittliche US-Kohlekraftwerk ist nur etwa 33 Prozent effizient. Für eine gegebene Kilowattstunde Strom bedeutet ein geringerer Wirkungsgrad mehr Kraftstoff und damit mehr Umweltverschmutzung.

Der zusätzliche Strombedarf, der oft mit extremer Hitze einhergeht, verteuert den Strom also nicht nur, sondern macht ihn auch deutlich schmutziger.

Man könnte meinen, dass extreme Hitze, die uns in unseren Taschen und in unserer Lunge trifft, schon genug Schaden anrichten würde, aber es gibt noch mehr: Höhere Hitze kann auch dazu führen, dass unser Strom weniger zuverlässig ist.

Ein Grund für diese zusätzliche Unzuverlässigkeit ist der hohe Strombedarf. Wenn die explodierende Hitze zu einem explodierenden Bedarf führt, gehen den Netzbetreibern irgendwann die funktionierenden Kraftwerke aus, an die sie sich wenden könnten. Und obwohl Stromausfälle verschiedene Ursachen haben können, muss etwas nachgeben, wenn die Nachfrage das verfügbare Angebot übersteigt.

Extreme Hitze belastet auch die Kraftwerke direkt, was die Versorgungsknappheit möglicherweise verschärft und andere Teile des Netzes beeinträchtigt. Viele Kraftwerkstypen verlieren bei höheren Temperaturen an Effizienz. Eine Gasturbine mit einer Nenntemperatur von 60 Grad Fahrenheit kann möglicherweise nur 85 Prozent dieser Leistung erzeugen, wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise 100 Grad Fahrenheit erreicht. Auch viele Kraftwerke, die Dampf zur Stromerzeugung erzeugen, darunter Kern- und Kohlekraftwerke, die meisten Gaskraftwerke und eine kleine Anzahl erneuerbarer Energieanlagen, leiden unter steigenden Kühlwassertemperaturen. Darüber hinaus können durch extreme Hitze verstärkte Waldbrände Übertragungsleitungen und andere Teile des Stromnetzes zerstören.

Das ist der Versorgungsteil. Aber um unsere Lichter – sowie Klimaanlagen und Kühlventilatoren – am Laufen zu halten, müssen wir auch Strom von den Pflanzen zu unseren Häusern und Unternehmen liefern, und auch dort herrscht große Hitze. Die Fähigkeit von Übertragungsleitungen, Strom zu transportieren, nimmt mit steigenden Temperaturen ab, und bei höheren Temperaturen hängen die Leitungen stärker durch, was möglicherweise zu Kurzschlüssen führt. Unterdessen können Transformatoren überhitzen und ausfallen.

Die zusätzlichen Belastungen durch extreme Hitze, die über den Energiesektor entstehen, sind gravierend, aber wir können ernsthafte Gegenmaßnahmen ergreifen.

Ein wichtiger Schritt besteht darin, zu erkennen, dass die Auswirkungen extremer Hitze im Energiesektor nicht alle gleichermaßen oder gleich treffen. Die Energiebelastung ist beispielsweise für schwarze, hispanische und indianische Haushalte im Durchschnitt höher. Peaker-Pflanzen befinden sich überproportional in oder in der Nähe von Gemeinden mit niedrigem Einkommen und farbigen Gemeinschaften. Und Stromausfälle treffen einige Familien viel härter als andere.

Angesichts dieser Ungleichheiten im US-Energiesystem besteht eine wichtige, kurzfristige Antwort darin, sicherzustellen, dass wir Systeme haben und nutzen, die die am stärksten gefährdeten Personen schützen. Das bedeutet zum Beispiel, dass wir nicht nur Optionen für Menschen haben, die zu Hause keinen Zugang zu einer Klimaanlage haben, wenn diese am dringendsten benötigt wird, sondern auch für diejenigen, die sich die zusätzlichen Stromkosten, die die Heizung mit sich bringt, nicht leisten können. Beispielsweise können Kühlzentren und Unterstützung bei Stromrechnungen lebensrettend sein.

Netzbetreiber verfügen über eine Reihe von Instrumenten, die sie sowohl kurz- als auch langfristig nutzen können, um die Auswirkungen extremer Hitze auf den Stromsektor zu bewältigen, und andere Entscheidungsträger im Energiesektor können dabei helfen, diese Instrumente stärker in die Realität umzusetzen. Anreize und Technologien können Kunden ermutigen und dabei helfen, die Nachfrage auf Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten zu verlagern, und Investitionen in Energieeffizienz können dazu beitragen, die Nachfrage insgesamt zu senken, auch während Spitzenzeiten. Energiespeicher, beispielsweise gut platzierte Batterien, die bei geringerem Bedarf mit sauberem Strom aufgeladen werden, können bei steigendem Bedarf für zusätzliche Versorgung sorgen. In der Zwischenzeit können stärkere Übertragungsverbindungen zu anderen Teilen des Landes, wenn sie richtig umgesetzt werden, es einem Gebiet, das stark von extremer Hitze betroffen ist, ermöglichen, auf zusätzliche Ressourcen an anderer Stelle zurückzugreifen und so Kosten und Umweltbelastungen zu reduzieren.

Ein weiteres wichtiges Instrument sind erneuerbare Energien in verschiedenen Größenordnungen, und die jüngsten Erfahrungen haben definitiv den Wert von mehr Wind-, Solar- und anderen erneuerbaren Energien gezeigt, wie in Texas (wiederholt). Der Einsatz von mehr erneuerbaren Energien – und die Bereitstellung ausreichender Übertragungskapazitäten dafür – kann die teureren, schmutzigeren Kraftwerksoptionen in den Verteilungskurven weiter nach rechts verschieben und ihre Nutzung vermeiden oder verzögern. Solaranlagen auf Dächern und andere dezentrale erneuerbare Energien können die Belastung des Stromnetzes verringern, indem sie den Strom dort bereitstellen, wo er benötigt wird. In Kombination mit der Energiespeicherung vor Ort können diese Ressourcen auch dazu beitragen, Übertragungsbeschränkungen zu überwinden, kritische Notstromversorgung an wichtigen Standorten in Gemeinden bereitzustellen und sogar Spitzenkraftwerke abzuschaffen. Und die Nutzung kohlenstofffreier Ressourcen anstelle fossiler Brennstoffe kann langfristig den Klimawandel verlangsamen, der für einen Großteil der extremen Hitze verantwortlich ist.

Extreme Hitze kann uns im Energiesektor hart treffen und sich auf unsere Finanzen, unsere Gesundheit und die Zuverlässigkeit dieser Energie auswirken, und sie kann einige viel härter treffen als andere. Im Interesse aller können wir zurückschlagen.

Veröffentlicht in:Klimawandel, Energie

Stichworte:Erschwinglichkeit, Luftverschmutzung, Klimawandel, Gefahrensaison, Strom, Stromzuverlässigkeit, Erschwinglichkeit von Energie, extreme Hitze, Netzzuverlässigkeit, Zuverlässigkeit, erneuerbare Energien

Über den Autor

John Rogers ist analytischer Leiter für Energiekampagnen bei der Union of Concerned Scientists mit Fachkenntnissen in sauberen Energietechnologien und -politiken und einem Schwerpunkt auf Solar-, Wind- und Erdgas. Er war Mitmanager der von der UCS geleiteten Initiative „Energy and Water in a Warming World Initiative“, einem mehrjährigen Programm, das darauf abzielt, das Bewusstsein für den Energie-Wasser-Zusammenhang, insbesondere im Zusammenhang mit dem Klimawandel, zu schärfen und wirksame kohlenstoffarme und CO2-arme Maßnahmen zu motivieren und zu informieren Wasserarme Energielösungen.

Kristy Dahl, leitende Klimawissenschaftlerin

Shana Udvardy, leitende Analystin für Klimaresilienzpolitik

José Pablo Ortiz Partida Leitender zweisprachiger Wasser- und Klimawissenschaftler