Жара и бум искусственного интеллекта довели электросети США до предела
Американские электросети испытывают рекордную нагрузку из-за продолжительных волн жары и стремительного роста энергопотребления центрами обработки данных. В последние недели операторы энергосистем более чем в половине штатов неоднократно объявляли чрезвычайные режимы, предупреждая о сокращении резервов и риске веерных отключений, пишет Bloomberg.
В понедельник, 27 июля, предупреждения и рекомендации в связи с опасной жарой действовали для более 134 млн жителей США — свыше трети населения страны. Основная зона высоких температур протянулась от центральных районов до юга страны.
В Сент-Луисе (Миссури) температура воздуха должна была приблизиться почти к 100 °F (свыше 37 °C), однако из-за высокой влажности ощущалась как 111 °F (44 °C). В Далласе (Техас) прогнозировали около 102 °F (39 °C) при ощущаемой температуре свыше 107 °F (42 °C). Отдельные очаги экстремальной жары также сохранялись на юге Калифорнии и в районе Финикса (Аризона).
До конца недели в США могут быть установлены или повторены 94 суточных рекорда максимальной температуры. Кроме того, под угрозой находятся 242 рекорда самых теплых ночей. Это означает, что здания не успевают остывать после захода солнца, кондиционеры продолжают работать на высокой мощности, а нагрузка на электросети сохраняется до позднего вечера.
Одновременно на границах зоны жары возникли сильные грозы, ураганы и торнадо. В Висконсине, Иллинойсе и Индиане без электричества остались сотни тысяч потребителей. В городе Менаша в Висконсине подача электроэнергии была полностью прекращена после повреждения линии электропередачи.
«Новая норма» для американской энергетики
По оценке Bloomberg, сочетание аномальной погоды и быстро растущего спроса становится «новой нормой» для американской энергосистемы. В периоды жары миллионы жителей одновременно включают кондиционеры, в то время как промышленные предприятия и центры обработки данных нуждаются в бесперебойном снабжении электричеством круглые сутки.
Особенно большую нагрузку создают объекты, обеспечивающие работу систем искусственного интеллекта. В отличие от жилых зданий, они не могут существенно сокращать потребление ночью или во время пиковых нагрузок. По оценкам BloombergNEF, к 2035 году на дата-центры может приходиться около 20% всей потребляемой в США электроэнергии против примерно 6% сейчас.
Проблема усугубляется состоянием американской инфраструктуры. Значительная часть линий электропередачи и другого оборудования была построена десятилетия назад, когда спрос на электричество рос значительно медленнее. Высокая температура приводит к перегреву оборудования, снижает пропускную способность линий и увеличивает вероятность аварий.
«Операторы региональных сетей выражают опасения, что мы приближаемся к переломному моменту», — заявил аналитик ClearView Energy Partners Тимоти Фокс.
Региональные сетевые операторы обслуживают территории, где проживают более 150 млн американцев. Многие из этих организаций создавались в период практически неизменного энергопотребления и теперь вынуждены приспосабливаться одновременно к развитию искусственного интеллекта, электрификации промышленности и более продолжительным периодам жары.
Одним из наиболее напряженных остается положение PJM Interconnection — крупнейшего сетевого оператора страны, обслуживающего 67 млн человек на территории от Чикаго до Вашингтона. В эту зону входит северная Вирджиния, где находится крупнейшее в мире скопление дата-центров.
2 июля потребление электроэнергии в системе PJM достигло рекордных 168,2 ГВт, превысив максимум, который сохранялся около 20 лет. При этом синоптики отмечали, что жара была сильной, но не беспрецедентной. По мнению специалистов, это свидетельствует о том, что сети начали сталкиваться с критической нагрузкой даже при погоде, которая прежде не считалась экстремальной.
В июле PJM несколько раз объявляла режимы повышенной готовности, предупреждала о низком напряжении и перегрузке линий. Особые проблемы фиксировались в северной Вирджинии, где сосредоточены многочисленные объекты облачных сервисов и искусственного интеллекта.
В одном из случаев отключение линии электропередачи привело к тому, что несколько дата-центров одновременно перешли на резервные генераторы. Потребление в системе резко сократилось более чем на 3 ГВт, что вызвало колебания напряжения на огромной территории от Вашингтона до Чикаго. Хотя перебои продолжались около десяти минут и не привели к долгосрочным последствиям, эксперты назвали масштаб произошедшего необычным.
Риск веерных отключений
Сложная ситуация возникла также в центральных и западных штатах. Southwest Power Pool (SPP), управляющая сетями на территории от Северной Дакоты до Луизианы, ранее объявила максимальный, третий уровень энергетической тревоги. Он вводится непосредственно перед возможным началом контролируемых веерных отключений.
Причиной стали жара, рекордный спрос, незапланированная остановка нескольких электростанций и сокращение выработки ветровой энергии. Отключений удалось избежать, однако оператору пришлось задействовать почти все доступные резервы.
Министерство энергетики США разрешило SPP временно использовать резервные и простаивающие генерирующие мощности. Подобные меры допускаются в качестве последнего шага перед введением веерных отключений.
Оператор предупредил, что высокая нагрузка, аварийные остановки оборудования и возможное сокращение производства солнечной и ветровой энергии продолжат создавать риски. В западной части системы сохраняется режим «консервативного управления», предполагающий заблаговременное подключение дополнительных мощностей.
Не все регионы оказались в одинаковом положении. Техас после масштабного энергетического кризиса зимой 2021 года резко увеличил объемы солнечной и ветровой генерации, а также емкость аккумуляторных хранилищ. Несмотря на новые рекорды летнего потребления, оператор ERCOT почти два года не объявлял чрезвычайной ситуации.
Тем не менее в отрасли предупреждают, что строительство отдельных электростанций не решит проблему. Для подключения новых источников энергии и доставки электричества в районы с растущим спросом необходимы тысячи километров линий электропередачи, новые подстанции и другое оборудование.
Наиболее уязвимыми специалисты называют системы, где инвестиции в инфраструктуру на протяжении многих лет оставались недостаточными. В частности, риски отключений растут в Нью-Йорке, а PJM уже сталкивается с нехваткой мощностей, закупаемых для покрытия будущих периодов максимального спроса.
«Потребности в электроэнергии стали выше, чем когда-либо, а генерирующих мощностей и линий для ее доставки становится меньше. Потребуются годы и миллиарды, если не триллионы долларов инвестиций. Такова печальная правда», — заявил директор по исследованию рынков Tradition Energy Гэри Каннингем.
