Oto regiony USA. Regiony Najbardziej Narażone na Burze Słoneczne

Operatorzy sieci w Minnesocie, Północnej Dakocie i Wisconsin powinni podjąć dodatkowe środki ostrożności przed słoneczną „pogodą”

Nowe badanie na temat spowodowanych przez słońce przerw w dostawie prądu do amerykańskiej sieci elektrycznej pokazuje, że kilka kluczowych regionów – część Środkowego Zachodu i Wschodnie Wybrzeże – wydaje się być bardziej podatne na zagrożenia niż inne.

Dobrą wiadomością jest to, że kilka środków zapobiegawczych może drastycznie zmniejszyć szkody wyrządzone, gdy burza słoneczna uderzy w Ziemię. Obejmują one składowanie transformatorów elektrycznych w narodowych rezerwach strategicznych.

Jeffrey Love jest geofizykiem badawczym w U.S. Geological Survey (USGS) w Golden, Colo. i współautorem nowego studium zagrożenia geoelektrycznego ze strony Słońca USGS. Jest on jednym z wielu głosów w światowej społeczności geofizycznej ostrzegających, że geoelektryczne „burze doskonałe” będą miały miejsce – to nie jest kwestia czy, ale kiedy. Takie burze mogą trwać od jednego do trzech dni.

Love wyjaśnia, że rozbłyski słoneczne i inne wyrzuty masy słonecznej, które przemieszczają się w przestrzeni kosmicznej, mogą uderzyć w ziemską atmosferę i wygenerować potężne pola elektryczne i magnetyczne. Te burze magnetyczne mogą być czasami wystarczająco intensywne, aby zakłócić działanie linii wysokiego napięcia.

Zależnie od geologii danego regionu, prądy, które burza geomagnetyczna wywołuje w liniach energetycznych mogą zdestabilizować pracę sieci energetycznej i spowodować uszkodzenie (lub nawet zniszczenie) transformatorów.

Na szczęście niektóre rodzaje skał, takie jak formacje osadowe, są stosunkowo dobrze przewodzące prąd elektryczny. Oznacza to, że są one bardziej skuteczne w rozpraszaniu pól elektrycznych wywołanych przez burze. I tak regiony kraju z większą ilością takich przewodzących skał będą bardziej odporne na burzę magnetyczną. Tak się składa, że jest to większość Stanów Zjednoczonych.

Niektóre regiony z pechowym geologicznym szczęściem mają jednak więcej elektrycznie opornych skał (w tym formacje iglaste i metamorficzne) w ziemi. A to oznacza, że przewody wysokiego napięcia w tych częściach kraju będą bardziej narażone na zakłócenia geomagnetyczne spowodowane rozbłyskami słonecznymi. Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej w tych regionach muszą wiedzieć, że zakłócenia i przerwy w dostawach prądu – a być może także dmuchane transformatory – są bardziej prawdopodobne w przypadku dużej burzy słonecznej uderzającej w Ziemię.

W najgorszym scenariuszu, Love powiedział, że części sieci elektrycznej bez wystarczającej ilości zapasowych transformatorów i innych urządzeń mogą okazać się niezdolne do pracy, dopóki nie będą mogły zamienić się systemami zapasowymi. Oczywiście, jeśli nie ma wystarczającej ilości transformatorów i innych urządzeń, wiele osób w najbardziej dotkniętych regionach może być pozbawionych prądu przez kilka dni lub tygodni, dopóki sprzęt nie zostanie dostarczony lub zbudowany od podstaw.

W marcu 1989 roku, na przykład, tak zwany koronalny wyrzut masy ze Słońca uderzył w Ziemię. Ze względu na to, jak planeta była zorientowana w momencie uderzenia, wysadziło ono sieci energetyczne i transformatory głównie w kanadyjskiej prowincji Quebec. Przez następne 12 godzin, miliony ludzi zostało wyrzuconych z powrotem do świata bez elektryczności, światła, ogrzewania i innych niezbędnych usług.

„Zakłócenie geomagnetyczne było globalne, ale efekt był widoczny dla Quebecu, ponieważ Quebec ma stare i geologicznie odporne skały” – powiedział Love. „Również systemy sieci energetycznej w Quebecu mają bardzo długie linie, co oznacza, że integracja pola elektrycznego wzdłuż linii ma bardzo wysokie napięcie.”

Stany Zjednoczone uniknęły skutków burzy geomagnetycznej z 1989 roku, ponieważ była ona bardziej skoncentrowana nad kanadyjską prowincją.

Jak sieć energetyczna reaguje na potężną burzę słoneczną jest przede wszystkim funkcją trzech czynników, powiedział Love.

Pierwszym z nich jest intensywność i lokalność samej burzy; drugim jest geologiczna reaktywność minerałów w każdym regionie na aktywność elektryczną w atmosferze.

Love mówi, że badanie z 2019 roku zmapowało ten drugi czynnik na dwóch trzecich powierzchni Stanów Zjednoczonych. Badanie zawierające pozostałą jedną trzecią – obejmującą południowe i południowo-zachodnie regiony sąsiednich 48 stanów – zostanie ukończone w ciągu trzech lat.

Trzeci czynnik ma związek z orientacją linii wysokiego napięcia. Jeśli pole geoelektryczne podczas burzy słonecznej wskazuje, powiedzmy, północ-południe, to wywoła ono najwyższe napięcia w liniach elektrycznych poruszających się w kierunku północ-południe. (Love zauważył, że chociaż pola geoelektryczne w czasie burzy są w najgorszym przypadku tylko około skromne 25 V na kilometr, to pole to jest następnie integrowane na długości linii energetycznej. Tak więc w przypadku długodystansowych linii energetycznych ustawionych równolegle do pól geoelektrycznych, indukowane napięcie może wynosić tysiące woltów. Co może siać spustoszenie w sieci energetycznej i transformatorach zaprojektowanych dla prądu zmiennego.)

Najgorszy scenariusz, ten, który sprawia, że eksperci od sieci nie śpią w nocy, zdarzył się ostatnio w 1859 roku. Jego źródłem był rozbłysk słoneczny, który wybuchł na powierzchni Słońca 1 września 1859 roku i został zaobserwowany przez angielskich astronomów-amatorów Richarda Carringtona i Richarda Hodgsona.

Na szczęście, kiedy „Zdarzenie Carringtona” uderzyło w Ziemię, świat miał bardzo mało infrastruktury elektrycznej, która mogłaby zostać zakłócona. Głównie przewody telegraficzne wzdłuż linii kolejowych odczuwały skoki wysokiego napięcia.

„Istnieją pewne oczekiwania, że gdybyśmy mieli powtórzyć burzę z 1859 roku, mogłoby to mieć znaczący wpływ na sieć elektryczną i inne technologie, od których zależy współczesne społeczeństwo” – powiedział Love. A ponieważ wiele dzisiejszych systemów elektrycznych zbudowanych jest wokół chipów komputerowych, które nie są odporne na skoki wysokiego napięcia, istnieje obawa, że współczesna burza Carringtona mogłaby również wysadzić część naszego skomputeryzowanego świata.

Co, jak powiedział Love, sprawia, że studiowanie i mapowanie tego zjawiska z wyprzedzeniem staje się jeszcze ważniejsze. Operatorzy sieci w Minnesocie, Północnej Dakocie i Wisconsin, a także wzdłuż odcinka Maine do Wirginii we wschodnich stanach muszą zdawać sobie sprawę, że mogą być dotknięci geoelektryczną „burzą doskonałą” bardziej niż inne regiony.”

Operatorzy ci będą mieli opcje, jak zareagować, zwłaszcza jeśli są przygotowani z wyprzedzeniem. Mogą uruchomić dodatkowe moce wytwórcze, przekierować energię w mniej dotkniętych regionach i wymienić dostępne transformatory ze strategicznych zapasów. Oczywiście, w takim magazynie musiałoby być wystarczająco dużo transformatorów, aby sprostać wymaganiom, jakie duża burza geomagnetyczna może postawić przed siecią.

W 2015 roku osiem amerykańskich przedsiębiorstw energetycznych stworzyło zapas transformatorów do użytku w sytuacjach awaryjnych. Rozporządzenie wykonawcze z marca 2019 r. podpisane przez prezydenta USA Trumpa poleciło agencjom wzmocnić odporność sieci na impulsy elektromagnetyczne. W tym samym miesiącu National Oceanic and Atmospheric Administration wydała National Space Weather Strategy and Action Plan (który zaktualizował plan z 2015 r., który zapoczątkował międzyagencyjną grupę roboczą ds. pogody kosmicznej w 2016 r.). Są to pozytywne kroki w kierunku bycia przygotowanym na wszelkie przyszłe burze geoelektryczne.

„Efekty pogody kosmicznej generowane nad naszymi głowami i geologia pod naszymi stopami… wpływają na nasze systemy technologiczne” – powiedział Love. To, co zrobimy z tą wiedzą, zależy ostatecznie od nas samych.