Come mostra la crisi energetica del Texas, la nostra infrastruttura è vulnerabile a condizioni meteorologiche estreme

Foto di AP/David J. Phillip

Il giorno di San Valentino, una rara raffica di aria artica si è diffusa negli Stati Uniti centrali e nel Texas, abbassando le temperature a una cifra e facendo quasi crollare la rete elettrica dello stato. Uno stato noto per le sue abbondanti risorse energetiche ha visto guasti diffusi dei sistemi di gas naturale ed elettricità che se ne sono andati più di quattro milioni di texani senza corrente per giorni.

La causa prossima di Il guasto alla rete del Texas ora è ben compreso. Le temperature rigide hanno portato la domanda di elettricità a un nuovo record invernale che ha superato anche lo scenario di domanda estrema considerato dall'operatore della rete elettrica dello stato, l'Electric Reliability Council of Texas, o ERCOT. Poi decine di centrali a gas naturale e alcune turbine eoliche è andato rapidamente offline , facendo precipitare la rete del Texas. Per evitare che l'intera rete si interrompesse, ERCOT ha ordinato alle utility di avviare blackout di emergenza e disconnettere milioni di clienti.

Gli scienziati stanno ancora lavorando per determinare se l'Artico in rapido riscaldamento sta guidando rotture più frequenti del vortice polare, che ha precipitato il congelamento del Texas. Ma sappiamo che il cambiamento climatico sta rendendo il clima estremo come ondate di calore, siccità, incendi e inondazioni più frequenti e più gravi. Ognuno di questi eventi può spingere la nostra infrastruttura critica al punto di rottura, come è successo in Texas. Come possiamo prepararci?

La resilienza climatica richiederà investimento fino a $ 100 miliardi all'anno a livello globale nelle nostre infrastrutture e comunità. Ma un'attenta pianificazione può aiutare le nostre scarse risorse ad andare oltre.

Guardando indietro, i problemi del Texas offrono diverse lezioni chiave su come rendere sia le infrastrutture critiche che le comunità vulnerabili ovunque più resilienti agli estremi climatici.

Valutare i rischi futuri

Innanzitutto, vale la pena notare che il guasto alla rete da solo non ha portato all'intensa sofferenza e alla perdita di vite umane che i residenti del Texas hanno dovuto affrontare.

Anche i pozzi di gas naturale e le linee di raccolta si sono congelati, dimezzando la produzione e la fornitura di gas per i gasdotti e le centrali elettriche dello stato proprio mentre la domanda è aumentata vertiginosamente. Altrove, gli impianti di trattamento delle acque hanno perso energia e le tubazioni ghiacciate hanno causato la perdita di pressione delle reti di distribuzione dell'acqua. Le strade ghiacciate hanno impedito ai residenti di viaggiare in sicurezza.

Costruire infrastrutture resilienti significa prestare molta attenzione agli eventi estremi che possono danneggiare grandi parti del sistema tutto in una volta.

Le connessioni tra questi sistemi infrastrutturali mantengono le luci accese e i rubinetti che scorrono nei periodi buoni, ma possono aggravare i guasti quando le cose vanno male.

Le condizioni meteorologiche estreme tendono anche a causare il guasto simultaneo di più parti di sistemi critici. Questi tipi di fallimenti simultanei sono molto più probabili di quanto si possa pensare. Se 10 centrali elettriche hanno ciascuna una probabilità del 10% di guasto ma queste probabilità sono tutte indipendenti, la possibilità che si guastino tutte contemporaneamente è infinitesima (0,00000001%).

Una probabilità dell'1% che 10 centrali elettriche si guastino tutte in una volta è molto più preoccupante. Quindi costruire infrastrutture resilienti significa prestare molta attenzione agli eventi estremi che possono colpire contemporaneamente gran parte del sistema, che si tratti di una tempesta invernale, di un incendio, di un uragano o di un'alluvione.

Infine, i peggiori impatti umani di qualsiasi guasto infrastrutturale non provengono dall'interruzione stessa. Provengono dall'esposizione a temperature gelide, dalla mancanza di acqua pulita da bere, dalla diminuzione delle scorte di cibo e dalla paura che l'aiuto possa non arrivare abbastanza presto. Quindi l'entità della sofferenza è determinata non solo dall'entità del fallimento delle infrastrutture, ma anche dalla capacità di ciascuna comunità di resistere alla tempesta.

Le comunità storicamente emarginate di solito hanno meno risorse per proteggersi dai costi umani dei guasti infrastrutturali. In Texas, le persone senza fissa dimora avevano maggiori probabilità di essere esposte a temperature gelide. Rifugi, limitati dalle esigenze di distanziamento sociale, rapidamente raggiunta la capacità . Molti quartieri a basso reddito furono tra i primi ad affrontare interruzioni di corrente . E le persone di colore sono rappresentate in modo sproporzionato in entrambi i gruppi in Texas.

Alla luce di ciò che è accaduto in Texas e della continua minaccia del cambiamento climatico ovunque, come possono le comunità sostenere le loro risorse locali e i loro sistemi critici per evitare che accada la stessa cosa dove vivono?

La resilienza di domani inizia ora

Dovremmo iniziare con gli anelli più deboli della nostra infrastruttura. I sistemi energetici possono e devono essere resilienti alle condizioni meteorologiche estreme. Le turbine eoliche operano in Antartide, gli impianti di gas in Alberta e i pozzi di gas in Alaska. Gli agenti atmosferici possono essere costosi, ma i passaggi più convenienti, come lo svernamento delle turbine eoliche o l'utilizzo del tracciamento del calore e dell'isolamento per evitare che i sensori di pressione si congelino nelle centrali a gas naturale o nucleari, possono valerne la pena.

Decidere quanto investire per ridurre l'impatto degli eventi rari è un calcolo complicato, ma dovrebbe dipendere non solo dalla probabilità di un evento, ma anche dalla gravità delle sue conseguenze.

Allo stesso tempo, non possiamo mai proteggere ogni centimetro della nostra infrastruttura dall'intera gamma di possibili disastri. Quindi, ove possibile, dovremmo anche diversificare la fornitura di risorse critiche come l'elettricità. Le centrali elettriche a gas naturale, che costituiscono i due terzi della capacità di generazione del Texas, lo erano il contributore più significativo per rifornire le carenze lì. Se la griglia ha un mix di fonti di generazione in luoghi diversi, ognuna delle quali è suscettibile a diversi tipi di estremi, sarà più resiliente a ogni singolo evento.

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Andando avanti, qualsiasi nuova infrastruttura in cui investiamo deve essere preparata non solo per il clima di oggi, ma anche per il clima che avremo decenni nel futuro. Per ogni aggiornamento che effettuiamo, dobbiamo decidere quale gamma di condizioni climatiche estreme dovrebbe essere in grado di resistere e riconoscere che il passato non è più una guida sicura per gli estremi futuri.

Per cose come gli oleodotti, che sono costosi da aggiornare una volta interrati ma relativamente poco costosi da resistere agli agenti atmosferici all'inizio, i nuovi progetti dovrebbero pianificare lo scenario peggiore in base alle proiezioni climatiche durante la loro vita prevista.

Per i componenti che sono più facili da sostituire o adattare, o per modifiche operative come la modifica delle operazioni dei giacimenti nelle dighe idroelettriche, possiamo adottare un approccio attendista. In questi casi, potremmo spendere meno per gli aggiornamenti ora, ma dovremmo comunque mettere in atto processi oggi che ci consentiranno di realizzarli quando sarà chiaro che sono necessari. La preparazione e l'adattamento intelligenti possono ridurre il costo di resilienza.

Anche la nostra pianificazione non può finire con l'indurimento fisico dei nostri sistemi. Indipendentemente dai miglioramenti che apportiamo alla rete elettrica, dobbiamo anche essere preparati alla realtà che, a un certo punto, fallirà di nuovo.

Il passato non è più una guida sicura per gli estremi futuri.

Essere preparati richiede una contabilità approfondita di tutte le possibili ragioni per cui le reti elettriche e altri sistemi vitali potrebbero non funzionare. Per ogni motivo, dovremmo tracciare una mappa di come la combinazione di guasti simultanei potrebbe influenzare altri sistemi e comunità infrastrutturali. Il guasto alla rete avrà effetti diversi a seconda che sia causato da un freddo estremo o da un caldo estremo. Non esiste una soluzione valida per tutti.

Per il freddo, prepararsi significa spendere i soldi per climatizzare le case in modo che le persone possano stare al caldo. Significa isolare e sostituire le tubazioni dell'acqua per resistere al freddo. Significa fare piani per aprire centri di riscaldamento e distribuire acqua in bottiglia. Significa fornire un trasporto di emergenza per le persone che fanno affidamento sull'elettricità per cure mediche come l'ossigeno e avere una strategia per raggiungere e aiutare i senzatetto. E deve iniziare con le comunità più vulnerabili, che hanno più da perdere.

La resilienza è più che prepararsi ai disastri. È un'opportunità per investire nelle nostre comunità per il bel tempo e il cattivo tempo. L'adattamento climatico ha un prezzo elevato, ma può rendere le nostre città più vivibili, la nostra acqua più pulita e le nostre case più sicure. Il costo dell'inazione, sia in dollari che in vite umane, è molto maggiore.

Sara Fletcher è un assistente professore alla Stanford University. Studia risorse idriche, pianificazione delle infrastrutture e adattamento climatico. Lei twitta a @SFletcherH2O .

Jesse Jenkins è un assistente professore alla Princeton University. Studia ingegneria e politica dei sistemi energetici su larga scala e twitta a @JesseJenkins .

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