Letzte Woche hatten die Amerikaner einen seltenen Blick darauf, wie die Zukunft aussehen könnte. Es kam wie üblich aus Kalifornien, aber es war keine Höflichkeit von Apples jährlicher Keynote oder tatsächlich von irgendeinem Technologieunternehmen. Es stammte aus dem staatlichen Stromnetz.
Warte warte! Klicken Sie noch nicht weg. Elektrizität ist, ich beeile mich hinzuzufügen, sehr interessant. Es ist die Energiequelle der Zukunft. In praktisch jeder Welt, in der Amerika den Klimawandel angeht und die Kohlenstoffbelastung seiner Wirtschaft auf Null reduziert, werden wir mehr Strom verbrauchen müssen. Elektrizität wird unsere Autos antreiben, unser Essen kochen und unsere Häuser heizen. Und das bedeutet, dass wir damit beginnen sollten, das vernünftige Verständnis des Elektrizitätssystems zu kultivieren, das viele von uns bereits haben, beispielsweise über Benzin- oder Ölpreise oder Automotoren. Denn besonders wenn Sie daran gewöhnt sind, in einer Welt von physischen Rohstoffen – und physischen Brennstoffen – zu leben, ist Elektrizität wirklich, wirklich seltsam.
Hier ist ein Beispiel. Letzte Woche geriet Kalifornien unter einer der schlimmsten Hitzewellen der geschriebenen Geschichte. San Jose, Sacramento und Redwood City verzeichneten ihre heißesten Temperaturen aller Zeiten, wobei die Landeshauptstadt 116 Grad Fahrenheit erreichte. Diese rekordverdächtige Hitze führte zu einer netzbelastenden Nachfrage nach Klimaanlagen. Letzten Dienstag stieg Kaliforniens Stromverbrauch auf mehr als 52.000 Megawatt und übertraf damit die bisherigen Rekorde für den Spitzenstrombedarf um mehr als 3 Prozent.
Das ist ein Blick in die Zukunft: Um das Offensichtliche zu sagen, werden diese ungewöhnlich intensiven Hitzewellen unter dem Klimawandel häufiger auftreten, wodurch Hitzewellen im Allgemeinen häufiger, intensiver und länger andauern. Wichtiger noch, der Klimawandel breitet sich auch aus räumliche Ausdehnung von Hitzewellen, was bedeutet, dass heiße Lufttaschen in der Atmosphäre jetzt physisch größer sind – und daher eine viel größere Landfläche bedecken – als früher. Das ist diese Woche passiert. Obwohl Kalifornien die Hauptlast der Hitzewelle abbekam, breitete sich rekordverdächtige Wärme über den Westen aus, schlug fast 1.000 Schallplatten nieder und hüllte Nevada, Utah und Montana ein.
In der Vergangenheit konnte Kalifornien den steigenden Strombedarf bewältigen, indem es Strom aus nahe gelegenen Bundesstaaten importierte. Aber wenn die Menschen im ganzen Westen ihre Klimaanlage aufdrehen, um die Wärme abzuwehren, dann gibt es einfach weniger Strom für den Umlauf.
Und hier ist die erste Lektion dieser Woche: Dieses besondere Problem ist am akutesten am frühen Abend. Kalifornien verfügt mit mehr als 15.000 Megawatt installierter Solarleistung über eines der saubersten Netze des Landes. (Wie viel ist ein Megawatt? Während der Stromverbrauch pro Kopf von einer Region der USA zu einer anderen stark schwankt, reicht ein Megawatt aus, um etwa 750 kalifornische Haushalte gleichzeitig mit Strom zu versorgen.) Mitten am Tag wird fast die gesamte Solarkapazität verbraucht pumpt Strom ins Netz. Aber am Nachmittag beginnt es buchstäblich zu verblassen, wenn die Sonne tiefer in den Himmel sinkt. Und es schaltet sich natürlich mit Einbruch der Dämmerung aus.
Mit anderen Worten, die Solarenergie ist nachts um 7 oder 8 Uhr fast vollständig vom Netz gegangen. Aber genau dann ist der Strombedarf am höchsten – besonders an einem sehr heißen Tag. Das schafft ein schmerzhaftes Fenster, das von etwa 18 bis 21 Uhr dauert, wenn es draußen noch heiß ist und die Leute ihre Klimaanlage immer noch auf Hoch stellen, aber wenn die Sonne das Netz nicht mehr über Wasser hält. Ingenieure müssen die fehlende Versorgung mit einer anderen Energiequelle ergänzen. In dieser Woche sind fast alle Crunch-Zeiten Kaliforniens in diese spätabendliche Zeit gekommen.
Als der Bundesstaat vor zwei Jahren zuletzt unter einer so weit verbreiteten Hitzewelle litt, verfiel sein Stromnetz in rollende Stromausfälle. Aber dieses Mal hielt das Gitter fest. Staatsbeamte haben gesagt, dass ein Notfall-Handyalarm, der die Bewohner aufforderte, ihren Stromverbrauch zu reduzieren, dazu beigetragen hat, ihn zu retten. Innerhalb von 45 Minuten nach Auslaufen des Alarms hatte der Staat mehr als 2.000 Megawatt Strom abgeschaltet, ungefähr so viel Energie, wie normalerweise benötigt wird, um mehr als 1,5 Millionen Haushalte mit Strom zu versorgen. Und das Gitter war in Ordnung.
Es gibt die zweite Lektion: Eine Verknappung von Strom funktioniert nicht wie eine Verknappung eines physischen Rohstoffs. Stellen Sie sich vor, ein Hurrikan trifft auf Land und schneidet eine Stadt für einige Tage von der Versorgung mit Benzin ab. Zunächst könnten Tankstellen ihre Bestände verkaufen und möglicherweise den Kraftstoff rationieren, wenn die Reserven schwinden. Schließlich würde das gesamte Benzin der Stadt verkauft werden. Aber selbst nachdem die Benzinlieferungen wieder zu fließen begannen, blieb die Stadt einige Tage lang entscheidend knapp bei Benzin, da die Fahrer „Nachholkäufe“ tätigten, um ihre Tanks zu füllen. Mit anderen Worten, eine kurze Unterbrechung der Benzinlieferungen kann zu einer viel länger andauernden Knappheit führen.
Das ist nicht wie Strommangel funktioniert. Da das Stromsystem Angebot und Nachfrage jederzeit ausgleichen muss, sind Stromengpässe selbst sehr kurz. Der Netzbetreiber kann um 19:00 Uhr einen Ausfall vorhersehen, aber wissen, dass bis 20:00 Uhr alles in Ordnung ist Ja wirklich Wenn eine Katastrophe passiert, wird das Netz unversehrt daraus hervorgehen. Dies Deshalb funktioniert es, einer ganzen Bevölkerung einfach eine Massennachricht zu schreiben und sie zu bitten, ein vorübergehendes Netzproblem zu lösen, indem sie die Klimaanlage ein paar Grad wärmer stellen oder ihre Waschmaschinen abschalten.
Die Kämpfe des Netzes haben einige Kommentatoren dazu veranlasst, einen Konflikt mit einem anderen Aspekt der Zukunft Kaliforniens vorherzusagen: dem Verkaufsverbot des Staates für neue Autos mit Verbrennungsmotor, das 2035 in Kraft treten wird. „Ich habe mich gefragt, wie sich dasselbe Szenario entwickeln könnte In wenigen Jahren beginnt Kaliforniens Elektrofahrzeug-Mandat“, schrieb die Kolumnistin Megan McArdle. „Kann Kaliforniens Infrastruktur der Belastung standhalten?“
Es könnte einfach. (Das ist die letzte Lektion, die wir diese Woche gelernt haben.) Elektrofahrzeuge können tatsächlich Hilfe das Gitter, Michael Waraein Wissenschaftler für Klima- und Energiepolitik an der Stanford Doerr School of Sustainability, erzählte mir.
Sobald Sie ein Elektrofahrzeug verwenden, „beginnen Sie sofort zu verstehen, dass die Art und Weise, wie das Aufladen dieser Autos funktioniert, darauf ausgelegt ist, genau die Art von Auswirkungen zu vermeiden, von denen die Leute sprechen, und tatsächlich sehr vorteilhaft für das Stromnetz ist“, sagte Wara, der beschrieb sich selbst als „das Glück, ein Tesla Model 3 zu besitzen“.
„Das Auto wird zwischen 15 und 23 Uhr nicht aufgeladen“, es sei denn, Sie setzen es außer Kraft, sagte er. „Die Realität ist, dass Sie entweder bei der Arbeit aufladen und dann um 3 Uhr fertig sind. Oder Sie kommen nach Hause, schließen Ihr Auto an und es zieht erst um 11 Uhr vom Stromnetz. Aber es ist dir egal, weil du mit deinen Kindern zu Abend isst, dann gehst du schlafen und es wird aufgeladen.“
Immer mehr Geräte könnten bald so funktionieren, vor allem wenn, wie in Kalifornien, nutzungsabhängige Stromtarife zum Standard werden. (Im Rahmen dieser Pläne ist Strom am frühen Abend normalerweise etwas teurer, wenn der Strombedarf am höchsten ist, die Solarenergie jedoch nachlässt.) Gestern kündigte Apple eine neue „Clean Energy Charging“-Funktion an, mit der Benutzer ihre iPhones so einstellen können, dass sie aufgeladen werden während der Tageszeiten, in denen das Netz am wahrscheinlichsten von erneuerbaren Quellen dominiert wird.
Aber EVs werden auch dazu führen, dass die Nachfrage nach Strom steigt, sagte Wara, und das dürfte ein Segen für die Versorgungsunternehmen sein. In den letzten 15 Jahren war die Stromnachfrage mehr oder weniger stabil. Das hat dazu geführt, dass die Gesamtinvestitionen in die Basisinfrastruktur des Netzes zurückbleiben. „Wir müssen all diese Netzinvestitionen tätigen, weil – vergessen Sie den Klimawandel – das Netz alt und wackelig ist“, sagte er. „Aber Branchen ohne Wachstum können nicht investieren.“
EVs werden Energieversorgern diese Wachstumschance geben. Das National Renewable Energy Laboratory hat prognostiziert, dass die Stromerzeugung in den USA bis 2050 um mindestens 25 Prozent steigen muss, selbst wenn die Amerikaner nicht sehr schnell auf Elektrofahrzeuge umsteigen. Wenn Amerikaner tun zu EVs strömen, dann könnte der Strombedarf um bis zu 72 Prozent steigen. Die großzügigen Steuergutschriften des Inflationsminderungsgesetzes für neue Solar-, Wind-, Geothermie- und Kernkraftwerke könnten auch dazu beitragen, die Energieversorger zur Übergabe ihrer Flotten anzuspornen.
Elektrizität ist das Lebenselixier der technischen Gesellschaft. Vor zwei Jahrzehnten rangierte die National Academy of Engineering Elektrifizierung als die größte technische Meisterleistung des 20. Jahrhunderts, die das Automobil (Nr. 2), das Flugzeug (Nr. 3) und Computer (Nr. 8) übertrifft. Doch in letzter Zeit das Verständnis der Öffentlichkeit Energie wurde als identisch mit seinem Verständnis von fossilen Brennstoffen behandelt. Diese Perspektive muss sich ändern: Nichts weniger als der Fortschritt erfordert es.