Ecco le regioni degli Stati Uniti Regioni più vulnerabili alle tempeste solari

Gli operatori di rete in Minnesota, Nord Dakota e Wisconsin dovrebbero prendere ulteriori precauzioni contro il “tempo” solare

Un nuovo studio sulle interruzioni di corrente indotte dal sole nella rete elettrica degli Stati Uniti trova che alcune regioni chiave – una parte del Midwest e della costa orientale – sembrano essere più vulnerabili di altre.

La buona notizia è che alcune misure preventive potrebbero ridurre drasticamente il danno fatto quando una tempesta solare colpisce la Terra. Queste includono l’accumulo di trasformatori elettrici in riserve strategiche nazionali.

Jeffrey Love è un geofisico di ricerca presso l’U.S. Geological Survey (USGS) a Golden, Colo, e coautore del nuovo studio di rischio geoelettrico solare dell’USGS. È una delle molte voci nella comunità geofisica mondiale che avverte che le “tempeste perfette” geoelettriche accadranno – non è una questione di se, ma di quando. Tali tempeste possono durare da uno a tre giorni.

Love spiega che i brillamenti solari e altre espulsioni di massa solare che viaggiano nello spazio possono sbattere nell’atmosfera terrestre e generare potenti campi elettrici e magnetici. Queste tempeste magnetiche possono occasionalmente essere abbastanza intense da interferire con il funzionamento delle linee elettriche ad alta tensione.

A seconda della geologia di una data regione, le correnti che una tempesta geomagnetica induce nelle linee elettriche possono destabilizzare il funzionamento della rete elettrica e causare danni (o addirittura distruggere) i trasformatori.

Fortunatamente alcuni tipi di roccia, come le formazioni sedimentarie, sono relativamente conduttivi dal punto di vista elettrico. Il che significa che sono più efficaci nel dissipare i campi elettrici indotti dalle tempeste. E così le regioni del paese con più di queste rocce di tipo conduttivo sarà più resistente a una tempesta magnetica. Si dà il caso che questa sia la maggior parte degli Stati Uniti.

Alcune regioni con la sfortuna geologica, tuttavia, capita di avere più roccia elettricamente resistiva (comprese le formazioni ignee e metamorfiche) nel terreno. E questo significa che i cavi elettrici ad alta tensione in quelle parti del paese saranno più soggetti a disturbi geomagnetici da eruzioni solari. I servizi pubblici in quelle regioni devono sapere che i disturbi e le interruzioni di corrente – ed eventualmente i trasformatori saltati – sono più probabili nel caso di una grande tempesta solare che colpisca la Terra.

Nel peggiore dei casi, ha detto Love, porzioni della rete elettrica senza trasformatori di backup sufficienti e altre attrezzature potrebbero trovarsi incapaci di funzionare fino a quando non possono scambiare i sistemi di backup. Naturalmente, se non ci sono abbastanza trasformatori e altri dispositivi, molti nelle regioni più colpite potrebbero rimanere senza energia per giorni o settimane fino a quando le attrezzature potrebbero essere consegnate o costruite da zero.

Nel marzo 1989, per esempio, una cosiddetta espulsione di massa coronale dal sole ha colpito la Terra. A causa di come il pianeta era orientato quando ha colpito, ha fatto saltare le reti elettriche e i trasformatori principalmente nella provincia canadese del Quebec. Per le 12 ore successive, milioni di persone sono state catapultate in un mondo senza elettricità, luci, riscaldamento o altri servizi necessari.

“La perturbazione geomagnetica era globale, ma l’effetto è stato prominente per il Quebec perché il Quebec ha una roccia vecchia e geologicamente resistente”, ha detto Love. “Inoltre, i sistemi di rete elettrica in Quebec hanno linee molto lunghe, il che significa che l’integrazione del campo elettrico lungo le linee molto alta tensione.”

Gli Stati Uniti hanno evitato il peso della tempesta geomagnetica del 1989 perché è successo di essere più concentrato sopra la provincia canadese.

Come una rete elettrica risponde a una potente tempesta solare è principalmente una funzione di tre fattori, ha detto Love.

Il primo è l’intensità e la località della tempesta stessa; il secondo è la reattività geologica dei minerali in qualsiasi regione all’attività elettrica nell’atmosfera.

Love dice che uno studio del 2019 ha mappato questo secondo fattore su due terzi degli Stati Uniti. L’indagine che contiene il restante terzo – che comprende le regioni sud e sud-ovest dei 48 stati contigui – sarà completata entro tre anni.

Il terzo fattore ha a che fare con l’orientamento delle linee ad alta tensione. Se il campo geoelettrico durante una tempesta solare punta, diciamo, verso nord-sud, indurrà le tensioni più alte nelle linee elettriche che viaggiano verso nord-sud. (Love ha notato che anche se i campi geoelettrici in una tempesta sono nel peggiore dei casi solo intorno a un modesto 25 volt per chilometro, quel campo è poi integrato sulla lunghezza della linea elettrica. Così per le linee elettriche a lunga distanza allineate parallelamente ai campi geoelettrici, la tensione indotta può essere di migliaia di volt. Il che può creare il caos in una rete elettrica e nei trasformatori progettati per la corrente alternata.)

Lo scenario peggiore, quello che tiene svegli di notte gli esperti della rete, è accaduto per ultimo nel 1859. Ha avuto origine da un’eruzione solare che ha fatto esplodere la superficie solare il 1° settembre 1859 ed è stata osservata dagli astronomi dilettanti inglesi Richard Carrington e Richard Hodgson.

Fortunatamente, quando il “Carrington Event” ha colpito la Terra, il mondo aveva poche infrastrutture elettriche da disturbare. Erano soprattutto i fili del telegrafo lungo le linee ferroviarie a sentire le sovratensioni ad alta tensione.

“C’è una certa aspettativa che se dovessimo avere una ripetizione della tempesta del 1859, potrebbe avere alcuni effetti sostanziali sulla rete elettrica e altre tecnologie da cui dipende la società moderna”, ha detto Love. E poiché molti dei sistemi elettrici di oggi sono costruiti intorno a chip di computer che non sono robusti alle sovratensioni ad alta tensione, il timore è che un evento Carrington dei giorni nostri potrebbe anche far saltare una parte del nostro mondo computerizzato.

Questo, ha detto Love, rende lo studio e la mappatura di questo fenomeno in anticipo ancora più importante. Gli operatori di rete in Minnesota, Nord Dakota e Wisconsin, così come lungo un tratto Maine-Virginia degli stati orientali devono riconoscere che potrebbero essere colpiti più duramente di altre regioni in una “tempesta perfetta” geoelettrica. Possono portare capacità di generazione aggiuntiva, possono reindirizzare l’energia lungo le regioni meno colpite, e possono scambiare qualsiasi trasformatore disponibile da una scorta strategica. Naturalmente, ci dovrebbero essere abbastanza trasformatori in quella scorta per gestire le richieste che una grande tempesta geomagnetica potrebbe porre sulla rete.

Nel 2015, otto aziende elettriche statunitensi hanno creato una scorta di trasformatori per l’uso di emergenza. Un ordine esecutivo del marzo 2019 firmato dal presidente americano Trump ha incaricato le agenzie di puntellare la resilienza della rete agli impulsi elettromagnetici. Lo stesso mese, la National Oceanic and Atmospheric Administration ha rilasciato una strategia nazionale per il tempo spaziale e un piano d’azione (che ha aggiornato un piano del 2015 che ha generato un gruppo di lavoro interagenzia per il tempo spaziale nel 2016). Questi sono passi positivi verso l’essere preparati per qualsiasi futura tempesta geoelettrica.

“Gli effetti del tempo spaziale generati sopra le nostre teste e la geologia sotto i nostri piedi … influenzano i nostri sistemi tecnologici”, ha detto Love. Quello che facciamo con questa conoscenza, quindi, dipende in definitiva da noi.