Energieversorger in den Vereinigten Staaten benötigen eine widerstandsfähige Notstromversorgung, um die häufigen Abschaltungen und Stromausfälle im ganzen Land zu beheben, die durch schwere Schneestürme, Hurrikane und andere Unwetterbedingungen verursacht werden.
Erst letzten Monat bedeckte die Dunkelheit Texas inmitten extremer Wetterbedingungen. Als ein Wintersturm das Stromnetz des Staates an den Rand des Zusammenbruchs zwang, steckten Millionen Texaner unter unangenehmen und sogar gefährlichen Bedingungen fest.
Es hätte vermieden werden können, wenn die staatlichen Energieversorger in widerstandsfähige Notstromtechnologien investiert hätten, um Ausfälle zu vermeiden und den Strom so schnell wie möglich wiederherzustellen, wenn Ausfälle auftreten.
Insbesondere hätten sie in alkalische Brennstoffzellen investieren sollen – eine der am weitesten entwickelten Brennstoffzellentechnologien. (Verwandt: Energieexperte: Stromausfall in Texas hätte mit erheblichen Investitionen verhindert werden können.)
Brennstoffzellen erzeugen Strom, ohne Kohlendioxid zu emittieren
Für Uneingeweihte ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemisches Energieumwandlungsgerät, das Strom erzeugt, indem Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser kombiniert werden. Wie Batterien wandeln Brennstoffzellen potenzielle chemische Energie in elektrische Energie um und erzeugen Wärme als Nebenprodukt.
Brennstoffzellen können kontinuierlich Strom erzeugen, solange sie mit Brennstoff (Wasserstoff) und Sauerstoff versorgt werden. Genau aus diesem Grund emittieren Brennstoffzellen nur Wasser und laufen zehnmal länger als herkömmliche Notstromquellen. Ohne Kohlendioxidemissionen bieten sie eine sauberere, leisere und wartungsarme Lösung mit einer kleineren Stellfläche.
Umspannwerke sind in der Regel mit Backup-Lead-Säure-Batterien ausgestattet, die Leistungsschalter öffnen, wenn ein Stromausfall erfasst wird. Diese Batterien versorgen die kritischen Systeme der Umspannwerke mit Notstrom, um Stromunterbrechungen und die hohen Kosten im Zusammenhang mit Stromausfällen zu minimieren und eine schnellere Rückkehr an den Strom zu ermöglichen, sobald das Netz zurückkehrt.
Aber ein typischer Batterieraum kann nur vier bis acht Stunden lang Notstrom liefern, was normalerweise nicht genug Zeit für die Rückkehr des Netzes und für die Außendiensttechniker ist, um beschädigte Stromleitungen und Geräte zu reparieren. Um das Stromausfall zu überwinden, könnte ein Versorgungsunternehmen platzintensivere Batterieräume installieren oder sich auf Dieselgeneratoren verlassen.
Betrachten Sie diese Probleme bei alkalischen Brennstoffzellen als gelöst. Brennstoffzellen geben dem Wartungsteam im Allgemeinen genug Zeit, um alle Kunden eines Umspannwerks wieder mit Strom zu versorgen, da sie die Akkulaufzeit erheblich verlängern. Diese verlängerte Laufzeit reduziert das Stressniveau für die Technik- und Wartungsteams erheblich.
Alkalische Brennstoffzellen können mit einer Fernverwaltungssoftware installiert werden, die IoT-Sensoren verwendet, um die Leistung von entfernten Umspannwerken von einem zentralen Ort aus zu analysieren und zu überwachen. Dies ermöglicht es ihnen, einen vollständigen Einblick in den Systemzustand zu bieten und ständig die Dauer der für jedes Umspannwerk verfügbaren Notstromversorgung anzuzeigen.
Sie sind witterungsbeständig und erzeugen Hilfsstrom, der automatisch einspringt, wenn das Netz ausfällt, und eine schnelle Inbetriebnahme ermöglichen, sobald der Stromausfall endet.
Stromausfälle haben erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen
Die wirtschaftlichen Auswirkungen von Unwetterereignissen in Verbindung mit Stromausfällen sind erheblich.
Ein Bericht der Federal Emergency Management Agency (FEMA), in dem das Ausmaß der Schäden durch Stromausfälle bewertet wurde, schätzte, dass rund 40-60 Prozent der kleinen Unternehmen nach einem Sturm dauerhaft geschlossen haben und dass 90 Prozent der Unternehmen, die nach einem extremen Wetterereignis nur fünf Tage lang geschlossen wurden, schließlich innerhalb eines Jahres ausfallen. (Verwandt: Texas Cold Snap Fuels steigen bei den Großhandelsstrompreisen.)
Häufige Stromausfälle werden zu einer unglücklichen Norm für US-Unternehmen. Eine Umfrage aus dem Jahr 2018 ergab, dass jedes vierte Unternehmen mindestens einmal im Monat einen Stromausfall erleidet.
Für große Unternehmen können die Kosten eines Ausfalls in Millionen von Dollar pro Stunde Ausfallzeiten eskalieren. Das Energieministerium schätzte, dass Ausfälle die US-Wirtschaft jährlich 150 Milliarden Dollar kosten.
Einige der Branchen, die stark von Stromausfällen betroffen sind, sind Rechenzentrum, Fertigung, Einzelhandel und Gesundheitswesen.
Die 8. jährliche Rechenzentrumsumfrage von Uptime ergab, dass 31 Prozent der 900 Befragten 2018 Ausfallzeiten erlebten.
Studien haben gezeigt, dass die Kosten für einen Ausfall eines US-Rechenzentrums auf 8.851 Dollar pro Minute gestiegen sind, was bedeutet, dass ein ganztägiger Ausfall zu Kosten von mehr als 12 Millionen Dollar führen könnte.
Für Hersteller mit hohem Volumen kann ein Stromausfall eine Unterbrechung bedeuten, die sich durch die gesamte Lieferkette schlängelt. Versand und Empfang können zum Stillstand kommen, was dazu führt, dass LKW-Fahrer und andere Transportmittel verzögert oder verschoben werden.
Microgrid Knowledge bot dieses Beispiel an, um die potenziellen Kosten von Ausfällen für Hersteller zu veranschaulichen: Betrachten Sie einen Automobilhersteller, der etwa 1.200 Autos pro Tag herstellt, und die Kosten für jedes Auto betragen etwa 50.000 Dollar. Nur ein Tag offline würde den Hersteller 60 Millionen Dollar kosten.
Ein einziger Supermarkt könnte Hunderttausende von Dollar an Verlusten durch verderbliche Waren sehen, die durch mangelnde Kühlung aufgrund eines Stromausfalls verdorben wurden. Als ein Supermarkt in Pennsylvania im Februar 2019 mehr als einen Tag lang Strom verlor, schätzte der Besitzer Verluste von bis zu 30.000 Dollar an Waren. Für große Einzelhändler könnten die Kosten mehr als 5 Millionen Dollar erreichen.
Krankenhausstromsysteme müssen die ganze Zeit reibungslos laufen, da das Leben der Patienten darauf angewiesen ist, dass der Strom immer eingeschaltet ist.
Deshalb müssen Krankenhäuser über Backup-Ausrüstung – in der Regel Dieselgeneratoren – verfügen, um sicherzustellen, dass lebenserhaltende Geräte während eines Ausfalls eingeschaltet bleiben. Generatoren sind jedoch oft unzuverlässig und erfordern regelmäßige Tests und Wartungen, um sicherzustellen, dass sie eingeschaltet werden, wenn sie am dringendsten benötigt werden.
Laut dem American College of Emergency Physicians gaben 16 Prozent der Rettungsorganisationen an, dass Dieselgeneratoren während des Hurrikans Sandy nicht wie erwartet funktionieren. Sechs Krankenhäuser wurden vollständig geschlossen, wodurch 6.400 Patienten evakuiert werden mussten. Einige betroffene Einrichtungen blieben länger als 100 Tage geschlossen.
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