När orkanen Maria, en kategori 4-storm med 155 mph vindar, slog direkt mot Puerto Rico 2017, härjade den öns elnät och orsakade det längsta strömavbrottet i USA:s historia. Maria lämnade många invånare utan ström i nästan ett år.

I efterdyningarna av denna förödelse samarbetade Department of Energy och dess nationella laboratoriesystem med Puerto Rico för att generera ett mer motståndskraftigt elnät för att hålla lamporna tända i samhällen och för att skydda mot de värsta konsekvenserna av nya orkaner.

Nu har DOE:s Pacific Northwest National Laboratory levererat en lösning till ett mer motståndskraftigt elnät med Electrical Grid Resilience and Assessment System (EGRASS), en kraftfull plattform som hjälper till att förbereda och stärka kritiska strukturer när nya hot identifieras.

"Det är mycket viktigt för Puerto Rico att förbereda sig för den här och nästa orkansäsong", sa Power Systems Engineer Marcelo Elizondo. "För att ta itu med detta kombinerade vi vår expertis inom nätmodellering, molnarkitektur och nödsituationer för att hjälpa till att skydda Puerto Ricos nuvarande och framtida kraftsystem," tillade Elizondo. "Vi validerade vår modell i rapporter om platsskadebedömning som gjorde det möjligt för oss att få en mer exakt förmåga att förutsäga nätfel."

Utvecklingen av denna programvara kan hjälpa ön att vara bättre förberedd med lämpliga handlingsplaner och material när de står inför stora stormar i framtiden.

"Vår Interagency Recovery Coordination-avdelning vid FEMA Puerto Ricos återvinningskontor arbetade outtröttligt för att nå avtalet mellan myndigheterna som banade vägen för denna innovativa teknik. Att känna till de potentiella effekterna av en framtida storm kommer att hjälpa lokala myndigheter att göra sunda beslut när de förbereder sig för en post- landfallsscenario", sa FEMAs federala katastrofåterställningskoordinator i Puerto Rico, José G. Baquero.

Puerto Rico Energy Power Authority (PREPA), och operatören och administratören av transmissions- och distributionssystemet i Puerto Rico, LUMA Energy, använder nu EGRASS för att studera och planera för extrema väderhändelser och potentiella effekter på nätet, för att bättre exponera data- och kunskapsluckor i systemet och att använda den informationen för att skydda kritisk infrastruktur.

EGRASS hjälper räddningsledare att bättre karakterisera stormpåverkan genom att simulera historiska stormvägar för en mängd olika uppskattningar av vindintensitet. Dessa övningar hjälper LUMA Energy-chefer att planera i förväg för att reparera transmissionsledningar, transformatorstationer och andra komponenter i Puerto Rico – att skydda dem från kommande väderhot.

PNNL deltar i det samlade DOE-arbetet för att återuppbygga Puerto Ricos elnät och hjälpa det att förbereda sig för framtida orkaner. Det fleråriga projektet omfattar komplext arbete med modernisering av nätet och planering för framtiden, inklusive en övergång till 100 % förnybar energi till 2050.

"Puerto Rico har åtagit sig att övergå till 100 % förnybar energi, så vi är ivriga att hjälpa till att planera för den övergången på ett motståndskraftigt och tillförlitligt sätt med hänsyn till orkanens effekter på systemet när det övergår. Vi skulle vilja hjälpa till att identifiera hur förnybar energi och energilagring kan vara en del av lösningen genom att designa sina rutnätskontroller, säger Marcelo Elizondo. Elizondo leder PNNL-teamet som tillhandahåller nätresiliensmodellering och analys av detta projekt.

Hur EGRASS hjälper till att förbereda sig för orkaner

EGRASS bedömer påverkan på infrastrukturen till följd av naturkatastrofer. Den uppskattar sannolikheten för fel för olika komponenter i den elektriska infrastrukturen, såsom torn, transmissionsledningar och transformatorstationer, och den analyserar risken för och inverkan av deras fel på systemets tillförlitlighet. Det hjälper också till med återställningsoperationer i realtid genom att tillhandahålla expertbedömningar för att bestämma alternativa strömkällor för kritiska slutanvändningsbelastningar.

"För tillförlitlighetsdelen av systemet hade vi redan ett verktyg för det. Det kallas DCAT, verktyget Dynamic Contingency Analysis," säger Jeff Dagle, Chief Electrical Engineer på PNNL. "Vi upptäckte en lucka i våra verktyg när vi arbetade för att bygga om nätet efter effekterna av orkanen Maria. Vi ville lägga till information som "vilka kraftledningar skulle gå ner" för att få en bättre förståelse för tornens bräcklighet och deras känslighet för transformatorstationer och för de enskilda komponenterna i kraftsystemet. EGRASS gör det."

Teamet designade modellen för att förstå vilka system som skulle misslyckas baserat på vissa antaganden om orkanstyrkor. "Vi fick en förståelse för vädrets inverkan på komponenterna i kraftsystemet för att kunna matas in i vår nätanalys," tillade Dagle.

EGRASS hjälper till att skydda och återställa den nuvarande infrastrukturen genom att presentera intelligenta modeller för att på bästa sätt förbereda sig för framtida orkaner. Framtida planer inkluderar att utöka dess tillämpbarhet till andra händelser, såsom jordbävningar och översvämningar. + Utforska vidare

Jordskred utlöst av orkanen Maria