Extrem värme testar North Carolinas elnät som aldrig förr, med tresiffriga temperaturer som får invånarna att konsumera rekordstora mängder el i sommar.

Duke Energy meddelade nyligen att kunder i North Carolina och South Carolina satte ett nytt sommarrekord för elanvändning på 21 086 megawatt den 15 juni 2022.

Beskedet kommer i en tid då värmeböljor drar in över USA och utlöser strömavbrott i flera delar av landet på grund av ökad efterfrågan på el.

"Extrem värme orsakar en ökning i efterfrågan eftersom alla använder luftkonditionering för att hålla sig svala", säger Jordan Kern, biträdande professor i skogsbruk och miljöresurser vid NC State.

En värmebölja är en period med onormalt varmt väder som vanligtvis varar i två eller fler dagar.

Kern, som utför sårbarhetsbedömningar av kraftnät, tillade att extrem värme kan överväldiga transmissionsledningar och till och med få dem att sjunka - ett resultat av att metallen inuti dem expanderar.

Dessa faktorer, tillsammans med ökande efterfrågan, kan leda till partiella avbrott och rullande strömavbrott – när ett elbolag tillfälligt stänger av strömmen för olika områden för att förhindra att nätet överbelastas.

Tyvärr kommer elnät över hela landet att möta ännu mer efterfrågan på el under de kommande decennierna eftersom klimatförändringarna förlänger sommarsäsongen och gör värmeböljor mer frekventa och intensiva.

Vår värmande värld

Forskning visar att somrarna i USA och andra delar av norra halvklotet kan pågå i nästan sex månader till år 2100 om växthusgasutsläppen fortsätter okontrollerat.

Det är också väletablerat att sommartemperaturerna ökar, och antalet årliga värmeböljor i USA ökar från två per år på 1960-talet till sex per år under 2010-talet.

En rapport från North Carolina Institute for Climate Studies projicerar att statens årliga medeltemperatur kan öka från 2 till 10 grader Fahrenheit år 2100, beroende på utsläpp av växthusgaser.

De genomsnittliga sommartemperaturerna för Triad-regionen har redan ökat med nästan 3 grader Fahrenheit sedan 1970, enligt data som analyserats av den ideella organisationen Climate Central.

Med stigande temperaturer kommer risken för strömavbrott sannolikt att öka i vissa regioner i landet, enligt Kern. Forskning visar att strömavbrotten redan har ökat med 60 % sedan 2015.

"Om vi ​​använder framtida klimatprognoser för att ifrågasätta om nätet kan leverera el till människor om 10 till 15 år, är svaret ibland nej," sa Kern. "Men det betyder inte nödvändigtvis att vi kommer att få slut på elektricitet."

Kern tillade att allmännyttiga företag kommer att behöva bygga ytterligare infrastruktur för att stärka elnäten mot stigande temperaturer, särskilt med sommarens elektriska belastningar som potentiellt ökar med 15 % under de kommande decennierna.

Blackouts vid horisonten

Det amerikanska elsystemet består av tre stora nät som spänner över de lägre 48 staterna:Eastern Interconnection, Western Interconnection och Electric Reliability Council of Texas.

I en nyligen genomförd bedömning gav American Society of Civil Engineers det amerikanska elsystemet en C-klass, och noterade att mycket av dess infrastruktur åldras och i stort sett oförmögen att motstå extrema väderhändelser.

Kern sa att även tempererade regioner i USA där extrem värme är ovanlig, såsom Pacific Northwest, sannolikt kommer att möta problem med nättillförlitlighet när de årliga medeltemperaturerna ökar.

"Människor som bor i dessa regioner förlitar sig inte så mycket på luftkonditionering. Men om värmeböljor blir vanligare på sommaren, kan fler och fler människor installera det på sina hem," sa Kern. "Det skulle så småningom anstränga dessa nät eftersom efterfrågan skulle uppväga utbudet."

Förra året, när en värmebölja ledde till tresiffriga temperaturer till Pacific Northwest, inledde Avista, ett elbolag som levererar ström till 340 000 människor i östra Washington och norra Idaho, rullande strömavbrott.

Rullande strömavbrott initieras ofta av energibolag för att underhålla elnäten när alla andra nödåtgärder har misslyckats för att undvika en total avstängning, vilket kan vara dödligt i händelse av en värmebölja.

Värmeböljor är en av de vanligaste orsakerna till väderrelaterade dödsfall i USA. Faktum är att den historiska värmeböljan i Pacific Northwest dödade nästan 200 människor i Oregon och Washington.

"Det är farligt för människor att tappa ström under en värmebölja," sa Kern. "Ett tillförlitligt elnät kan vara skillnaden mellan liv och död."

Kraft in i framtiden

North Carolina har aldrig behövt implementera rullande strömavbrott, och medan delstaten upplever varmare temperaturer än genomsnittet, är det fortfarande osannolikt under nuvarande förhållanden, enligt Kern.

Kern sa att statens elbolag äger och driver ett brett utbud av kraftverk som är beroende av en kombination av säsongsmässigt tillgängliga resurser, såsom kol och naturgas, för att ge en stabil elförsörjning.

Dessutom bedriver dessa bolag planering på kort och lång räckvidd för att säkerställa att de kan möta den ökande efterfrågan på el, vilket står för allt från befolkningsökningar till klimatförändringar.

I fallet med värmeböljor och andra extrema väderhändelser uppgraderar många företag infrastruktur över nätet och implementerar "härdande" åtgärder för att skydda elektrisk utrustning, enligt Kern.

"Vi har otroligt pålitliga och relativt prisvärda eltjänster i North Carolina," sa Kern. "Det är verkligen ett bevis på våra institutioner."

Men framtiden för North Carolinas elnät är fortfarande osäker, särskilt när elbolag börjar utveckla planer för att uppnå statens krav på koldioxidneutral elproduktion till 2050.

Medan solenergi och andra förnybara energikällor spelar en viktig roll för att kompensera utsläpp av växthusgaser, visar Kerns forskning att de också är mottagliga för försörjningsfluktuationer orsakade av extrema väderhändelser.

"Det råder ingen tvekan om att vi behöver minska koldioxidutsläppen från kraftsektorn om vi vill ta itu med klimatförändringarna," sa Kern. "Men potentialen för mer frekventa och allvarliga värmeböljor i framtiden kan påverka de typer av förnybar energi som vi använder."