Er zijn twee nieuwe datacenters gebouwd in Silicon Valley, maar ze kunnen niet beginnen met het verwerken van informatie: De apparatuur die hen van elektriciteit zou voorzien het is niet beschikbaar
Het is slechts één voorbeeld van een crisis waarmee het Amerikaanse elektriciteitsnet wordt geconfronteerd en die niet kan worden opgelost door simpelweg meer elektriciteitsleidingen aan te leggen, nieuwe energieopwekking goed te keuren of de software van het elektriciteitsnet te veranderen. De apparatuur die nodig is om het elektriciteitsnet draaiende te houden – transformatoren die de spanning regelen, stroomonderbrekers die bescherming bieden tegen storingen, hoogspanningskabels die stroom door regio’s transporteren en stalen palen die het elektriciteitsnet bij elkaar houden – zijn moeilijk te maken en de materialen zijn beperkt. Het duurt jaren voordat knelpunten in de toeleveringsketen zijn opgelost, waardoor projecten worden vertraagd, de kosten worden opgedreven en de betrouwbaarheid in gevaar komt.
Ondertussen neemt de vraag naar elektriciteit in de Verenigde Staten vanuit verschillende bronnen toe:elektrificatie van huishoudelijke apparaten en huishoudelijke en zakelijke apparatuur, stijging van de nationale productieEN groei van AI-datacenters. Zonder de juiste apparatuur zouden deze inspanningen jaren langer kunnen duren en enorme bedragen meer kunnen kosten dan planners verwachten.
Onvoldoende transformatoren om verouderde eenheden te vervangen
Transformatoren zijn van cruciaal belang voor het elektriciteitsnet: ze reguleren de spanning terwijl de stroom door kabels gaat, verhogen deze voor efficiëntere transmissie over lange afstanden en verlagen deze voor reizen over middellange afstanden en opnieuw voor levering aan gebouwen.
DE Nationaal Laboratorium voor Hernieuwbare Energie in de Verenigde Staten zijn naar schatting 60 tot 80 miljoen hoogspanningsdistributietransformatoren in gebruik. Ruim de helft is dat wel Ruim 33 jaar—de verwachte levensduur benaderen of overschrijden.
Het vervangen ervan is duur en tijdrovend geworden, waarbij nutsbedrijven melden dat transformatoren duur zijn vier tot zes keer zoveel als wat ze vóór 2022 kostennaast de jarenlange wachttijden.
Om aan de groeiende vraag naar elektriciteit te voldoen, heeft het land er nog veel meer nodig:misschien wel het dubbele van wat er al bestaat.
DE Noord-Amerikaanse elektrische betrouwbaarheid Corp. Volgens de doorlooptijd, de wachttijd tussen het plaatsen van een bestelling en de levering van het product, is in 2024 ongeveer 120 weken (ruim twee jaar) bereikt, terwijl grote stroomtransformatoren tot 210 weken (tot vier jaar) in beslag nemen. Dat geldt ook voor de kleinere transformatoren die worden gebruikt om de spanning te verlagen voor distributie naar woningen en bedrijven backorders van maximaal twee jaar. Dergelijke vertragingen hebben zowel het onderhoud als de nieuwbouw op een groot deel van het netwerk vertraagd.
De productie van transformatoren is sterk afhankelijk van een handvol materialen en leveranciers. De kernen van de meeste Amerikaanse transformatoren worden gebruikt Korrelgeoriënteerd elektrisch staaleen speciaal staalsoort met bijzondere magnetische eigenschappen, uitsluitend in eigen land geproduceerd Cleveland-Cliffs in fabrieken in Pennsylvania en Ohio. Import heeft het gat al lang opgevuld: een soort van 80% van de grote transformatoren ze zijn historisch geïmporteerd uit Mexico, China en Thailand. Maar Ook de mondiale vraag is toegenomenhet beperken van de toegang tot staal, maar ook tot koper, een zacht metaal dat elektriciteit goed geleidt en cruciaal is bij de bedrading.
Als gedeeltelijke erkenning van deze tekortkomingen besloot het Amerikaanse ministerie van Energie in april 2024 heeft de toepassing van de nieuwe regelgeving inzake energie-efficiëntie vertraagd voor transformatoren, om verslechtering van de situatie te voorkomen.
Omdat de vooruitgang nog verder wordt vertraagd, kunnen deze artikelen niet in massa worden geproduceerd. Dat moeten ze zijn Individueel ontworpen, getest en gecertificeerd.
Zelfs als er eenheden worden gebouwd, kan het een uitdaging zijn om ze daar te krijgen waar ze nodig zijn. Grote stroomtransformatoren wegen vaak tussen de 100 en 400 ton en vereisen gespecialiseerd transport, waarbij soms slechts één van de tien geschikte exemplaren nodig is. treinwagons voor superzware lasten in het land. Volgens de krant kan de logistiek alleen al maanden toevoegen aan een vervangingsproject Ministerie van Energie.
Andere belangrijke uitrusting
Transformatoren zijn niet de enige machines op het elektriciteitsnet die met vertragingen kampen. Dit blijkt uit een onderzoek van het Nicholas Institute van Duke University, dat gegevens citeert van het onderzoeks- en adviesbureau Wood Mackenzie levertijd van hoogspanningsstroomonderbreker bereikte eind 2023 ongeveer 151 weken (bijna drie jaar), wat neerkomt op dubbele normen van vóór de pandemie.
Geconfronteerd met soortgelijke vertragingen ben ik een scala aan soorten apparatuurzoals transmissiekabels die hoge spanningen aankunnen, elektrische panelen (een technische categorie waartoe ook schakelaars, stroomonderbrekers en zekeringen behoren) en isolatoren om te voorkomen dat elektriciteit daar terechtkomt waar het gevaarlijk zou zijn.
Bij transmissieprojecten kunnen vertragingen in de apparatuur tijdlijnen doen ontsporen. De aanschaf van hoogspanningsgelijkstroomkabels duurt nu ruim 24 maanden en de offshore windenergieprojecten zijn bijzonder gespannen: bestellingen voor onderzeese kabels kunnen duurt meer dan een decennium om te vullen. En minder dan 50 kabelschepen ze zijn wereldwijd actief en beperken de snelheid waarmee fabrikanten ze kunnen installeren, zelfs als ze eenmaal zijn geproduceerd.
Spanningen in de toeleveringsketen hebben ook gevolgen voor het werkpaard van het elektriciteitsnet: aardgasturbines. Fabrikanten, waaronder Siemens Energy en GE Vernova, hebben meerjarige achterstanden nieuwe datacenters, industriële elektrificatie en piekcapaciteitsprojecten overspoelen de orderboeken. Siemens rapporteerde onlangs een record Een achterstand van $158 miljardwaarbij sommige turbineframes al zeven jaar niet op voorraad zijn.
Alternatieve benaderingen
Vanwege deze vertragingen vinden nutsbedrijven andere manieren om aan de vraag te voldoen, zoals batterijopslag, actief beheer van de vraag naar elektriciteit, modernisering van bestaande apparatuur om meer energie te produceren, of zelfs verlaten opwekkingslocaties nieuw leven in te blazen.
Sommige hulpprogramma’s zijn dat wel materialen verzamelen voor eigen gebruik of om aan andere bedrijven te verkopen, waardoor vertragingen van jaren naar weken kunnen worden teruggebracht.
Er zijn ook verschillende andere inspanningen geweest. Verder eisen aan de efficiëntie van vertragingstransformatorentoegewezen aan de regering-Biden Cleveland-Cliffs $ 500 miljoen om zijn elektrische staalfabrieken te upgraden, maar belangrijke elementen van die subsidie werden door de regering-Trump geannuleerd.
Nuts- en industriegroepen zijn dat wel verken gestandaardiseerde ontwerpen en modulaire onderstations om de levertijden te verkorten, maar besef dat dit ook zo is oplossingen voor de middellange termijngeen snelle oplossingen.
Grote overheidsstimulansen, waaronder subsidies, leningen en gegarandeerde aankoopovereenkomsten, zouden kunnen helpen de binnenlandse productie van deze materialen en benodigdheden uit te breiden. Maar voorlopig blijven de cijfers grimmig: ongeveer 120 weken voor transformatoren, tot vier jaar voor grote eenheden, bijna drie jaar voor stroomonderbrekers en meer dan twee jaar voor de productie van hoogspanningskabels. Totdat de onderliggende knelpunten van de toeleveringsketen – staal, koper, isolatie en zwaar transport – aanzienlijk toenemen, zullen nutsbedrijven de betrouwbaarheid niet via constructie maar via choreografie beheren.
Morgan Basiliano is hoogleraar openbaar beleid en directeur van het Payne Instituut, Colorado Mijnschool.
Kyrie Bakker hij is universitair hoofddocent Civiele, Milieu- en Architectuurtechniek aan de Universiteit van Bologna Universiteit van Colorado Boulder.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Het gesprek onder een Creative Commons-licentie. Lees de origineel artikel.
