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Aug 14, 2023

Black Starts: come riavviare la rete

Gripped as we are at the time of this writing by a historic heatwave, it’s hard

Attanagliati come siamo nel momento in cui scriviamo da un’ondata di caldo storico, è difficile per quelli di noi che vivono negli Stati Uniti occidentali immaginare un periodo in cui il freddo e il ghiaccio regnassero su tutto il territorio. Ma in realtà, sono passati solo circa quattro mesi da quando un altro episodio di clima bizzarro si è verificato in gran parte del paese, compresi i luoghi impreparati ad affrontarne le conseguenze. L'ormai leggendario "February Freeze" ha lasciato milioni di persone, soprattutto in Texas, a brancolare nel buio e nel freddo mentre una serie di fallimenti ingegneristici a cascata hanno distrutto la loro rete elettrica, pezzo dopo pezzo, contea per contea.

L’evento è stato molto discusso e analizzato, come dovrebbe essere un evento con un impatto di così vasta portata. Come molte discussioni di questi tempi, ben poche sono informate o civili, e questa non è una buona notizia per coloro che cercano di capire cosa è successo e come evitare che accada di nuovo, o almeno per mitigarne in qualche modo gli effetti. In parte ciò è comprensibile, date le situazioni sconvolgenti e spesso pericolose per la vita che il disastro ha costretto le persone ad affrontare improvvisamente. È anche difficile per le persone discutere di un evento così diffuso per portata e impatto: c'è semplicemente troppo da capire.

Per rendere la presente discussione un po' più semplice, ci concentreremo su un aspetto del crollo della rete di febbraio che è stato spesso sbandierato ma raramente spiegato: che la rete del Texas era a pochi minuti dal collasso completo, e che ci sarebbero volute settimane o addirittura settimane. mesi per restaurarlo se avesse potuto scivolare via. È davvero possibile? Può la rete elettrica “scomparire” completamente e all’improvviso? La risposta, purtroppo, è sì, ma per fortuna è stata posta molta attenzione non solo a prevenire che ciò accada, ma anche a come riavviare tutto se dovesse accadere, eseguendo il cosiddetto "Black Start".

Sotto certi aspetti, la rete elettrica del pianeta è la macchina più grande e complessa che abbiamo mai costruito. Sembra un'affermazione giusta; solo negli Stati Uniti e in Canada la rete di trasmissione conta oltre 190.000 km di linee che si estendono su tutto il continente. E questo è solo il sistema per spostare l'elettricità in grandi quantità da dove viene prodotta alle sottostazioni situate vicino ai centri abitati; aggiungi i milioni di chilometri di cavi che formano il sistema di distribuzione che collega i singoli clienti e inizi a vedere la vastità del sistema. Se si considera poi che questo sistema conta oltre 10.000 impianti di generazione, ognuno dei quali deve essere sincronizzato con tutti gli altri impianti indipendentemente dalla domanda, la complessità in gioco inizia a rivelarsi.

Con tutte le attrezzature in atto per far funzionare la rete elettrica su un'area così vasta, è difficile ricordare che non è sempre stato così. La rete nordamericana odierna è cresciuta poco a poco, iniziando principalmente nei centri abitati dell’est e del Midwest, elettrizzando prima le città e poi diffondendosi nelle aree rurali. Basandosi sui sistemi esistenti, le aziende elettriche hanno consentito non solo di sfruttare la conoscenza, faticosamente acquisita, di cosa funziona e cosa non funziona quando si tesano i cavi e si collegano i clienti, ma anche di fornire l’energia necessaria per i loro impianti di nuova generazione. Il semplice fatto è che ci vuole potere per creare potere, e questo è il cuore del problema del black start.

La generazione di energia è semplice in teoria e tutti prima o poi abbiamo imparato le basi: trasformare l'energia potenziale in energia cinetica per far girare un magnete all'interno di una grande bobina di filo. Ma è nei dettagli che risiede la complessità. Ad esempio, in una centrale elettrica a carbone, la macinazione del carbone grezzo nella dimensione adeguata per essere utilizzato come combustibile nelle caldaie richiede energia, così come i trasportatori che alimentano le caldaie, gli attuatori che controllano le valvole, i sensori e i sistemi di controllo che regolare la velocità delle turbine e dei quadri che collegano i generatori alla rete. Ci vuole energia per produrre energia e una centrale elettrica può utilizzare una frazione significativa della propria energia. Quando un impianto può produrre 700 megawatt o più, il carico generale necessario per far funzionare – o riavviare – un impianto può essere enorme.