Når lyset går ud

Truet af massive solstorme, terrorister og klimaændringer, hvor sikkert er det amerikanske elnet egentlig?

Den formørkede New Yorks skyline under blackouten i 2003(Frank Franklin II / AP)

Gennem historien har uforklarlige naturfænomener haft en tendens til at indgyde en forståelig frygt hos mennesker. Regnskab af solstormen i august og september 1859 skiller sig ud for deres tendens til det finurlige og henrykte.



I Vermont var det den mest storslåede fremvisning, der nogensinde er set i dette afsnit; himlen i omkring en time mere blev ved med at skifte fra grøn til rød, indtil klokken ti og et halvt, da al glans var væk, undtagen lidt grøn mod nord. Over hele kloden i Tasmanien var observatører enige: Det var hævet over enhver forestillingsevne det mest storslåede nordlys, der nogensinde er set i kolonien. Ifølge New York Times , Der var endnu en udstilling af Aurora i aftes så genialt, at omkring klokken et almindeligt tryk kunne læses af lys. En gruppe i Colorados Rocky Mountains var delt: Nogle var sikre på, at det kun var omkring midnat, mens andre i gruppen, der bemærkede lysstyrken på himlen, insisterede på, at det var dagslys og begyndte at forberede morgenmaden. Auroras var synlige så langt sydpå som Panama. (Disse regnskaber er alle taget fra en fantastisk kompendium øjenvidneberetninger om stormen.)

For telegrafoperatører i Amerika og Europa skabte oplevelsen imidlertid kaos. Mange fandt ud af, at deres linjer simpelthen var ubrugelige - de kunne hverken sende eller modtage beskeder. Andre var i stand til at fungere, selv med deres strømforsyninger slukket, og kun brugte strømmen i luften fra solstormen. Linjen var i den mest perfekte orden, og veluddannede operatører arbejdede uafbrudt fra klokken 8 i går aftes til klokken 1 i morges for at komme over i en forståelig form fire hundrede ord af rapporten pr. dampskibsindianer for Associated Press, sagde en. Nogle oplevede fysisk fare. Jeg fik et meget alvorligt elektrisk stød, som forbløffede mig et øjeblik, rapporterede Washington, D.C., operatør Frank Royce. En gammel mand, som sad over for mig, og kun få meter væk, sagde, at han så en ildgnist springe fra min pande til lydgiveren.

Et magnetogram fra Greenwich Observatory
fanger solaktivitet den 2. september 1859.
( British Geological Survey )

Den tekniske vanskelighed var en nyhed for telegrafen, som i sig selv stadig var en forholdsvis ny teknologi. Men historien byder på en vigtig advarsel for det moderne samfund. Carrington-begivenheden, som stormen fra 1859 er blevet kendt, beviste den elektriske infrastrukturs skrøbelighed. (Det elektromagnetiske grundlag for de forskellige fænomener blev identificeret ret hurtigt: En forbindelse mellem nordlyset og kræfterne af elektricitet og magnetisme er nu fuldt etableret, Scientific American rapporteret den 15. oktober 1859.) Siden da er den infrastruktur kun blevet mere integreret. Telegrafer udgjorde et forholdsvis lille og relativt overflødigt aspekt af livet, men deres efterfølgere i dag - inklusive elnettet og meget af telekommunikationsnettet - er afgørende for det moderne liv. Men er det moderne system mere beskyttet mod katastrofal interferens, end telegrafen var? Kan elnettet håndtere et terrorangreb, eller voldsomme vejrbegivenheder eller en solstorm?

Sandheden er, at der aldrig har været en god test for at bevise det, men der er en robust debat om, hvor bekymrende tilstanden af ​​nettet er. Mens jeg rapporterede om Maximums of Maximums, de farligste og mest kostbare muligheder for store katastrofer, der kunne ramme USA, hørte jeg meninger begge veje.

Det måske mest skræmmende scenario er en gentagelse af 1859. En solstorm så stor som Carrington-begivenheden har ikke ramt jorden siden, selvom der har været mindre. I 1989 forårsagede en storm et blackout over Quebec; komplikationer på tværs af det sammenkoblede net fik en transformer i New Jersey til at svigte permanent. I 2008, National Academies of Science udarbejdet en rapport, der overvejer risikoen for en hændelse . Rapporten skitserer et frygteligt billede, baseret på en undersøgelse udført for Federal Emergency Management Agency og den føderale Electromagnetic Pulse Commission.

Mens en alvorlig storm er en hændelse med lav frekvens, har den potentiale for langvarige katastrofale indvirkninger på elnettet og dets brugere. Påvirkninger vil kunne mærkes på indbyrdes afhængige infrastrukturer, hvor f.eks. drikkevandsfordelingen påvirkes inden for flere timer; letfordærvelige fødevarer og medicin tabt på omkring 12-24 timer; og øjeblikkeligt eller eventuelt tab af varme/klimaanlæg, bortskaffelse af spildevand, telefonservice, transport, brændstofforsyning og så videre.

Virkningerne kan mærkes i årevis, og omkostningerne kan løbe op i billioner af dollars - dværger omkostningerne ved orkanen Katrina, som var lidt mere end 100 milliarder dollars.

Som alle, der bor i det nordøstlige USA i 2003, kan huske, skal der ikke et hidtil uset soludbrud for at slå strøm ud. Et par træer, der rører elledninger, og et par operatører, der er ude af deres vagt, kan kaste en del af nationen ud i mørke. Og problemerne kan brede sig. Problemerne hos Ohio-baserede FirstEnergy voksede og til sidst væltede over nettet og slog strøm fra Detroit til New York City ud. Selv det var en forholdsvis lille episode i forhold til, hvad der kunne være sket. De fleste kunder havde strømmen tilbage inden for et par dage, og det meste hardware på systemet var fint. Sammenlign det med situationen i Auckland, New Zealand, hvor kabler, der leverede strøm til centrum, svigtede i 1998. Byens centrum blev mørkt. Virksomheder blev tvunget til at lukke eller flytte deres aktiviteter til forstæder eller andre byer. Den lokale forsyning var nødt til at træffe drastiske foranstaltninger for at flytte midlertidige generatorer ind i byen, også på et tidspunkt at låne verdens største fragtfly fra U2 for at transportere enorme generatorer . (Bandet optrådte i Australien på det tidspunkt og havde brugt flyet til at slæbe gear.) Det tog fem uger, før strømmen var fuldstændig genoprettet.

En lektie af blackoutet i 2003 er faktisk, at nettet er mere modstandsdygtigt, end du måske tror, ​​hævder Jeff Dagle , en elektrisk ingeniør ved Pacific Northwest National Laboratory, der tjente i Northeast Blackout Investigation Task Force. Undersøgelser pegede på fire separate årsager til kollapset, og menneskelige fejl spillede en stor rolle. Det tog en time for det at kollapse, uden at nogen havde styr på det, sagde Dagle. De ville have været lige så effektive, hvis de bare var gået hjem for dagen. Det understreger for mig bare, hvor bemærkelsesværdigt stabile tingene er.

Men skeptikere siger, at det er det modsatte. Jon Wellinghoff, der tjente en formand for Federal Energy Regulatory Commission fra 2009 til 2013, har slået alarm om faren for et angreb på systemet, især siden en bizar hændelse i april 2013 i Silicon Valley , hvor et hold angribere tilsyneladende udførte et koordineret overfald på en transformerstation og slog 27 transformere ud. Wellinghoff peger på det faktum, at det amerikanske elnet er opdelt i tre store sektioner kendt som sammenkoblinger: en hver for østen, vesten og - på en eller anden passende måde ude alene - Texas. (Faktisk omfatter øst- og vestforbindelserne også meget af Canada.)

Hvis du nedbringer et begrænset antal understationer i hver af disse sammenkoblinger, kan du ikke bringe sammenkoblingen op igen, sagde han. Dette er ikke klassificeret information. Dette er alle oplysninger, der har været i regeringens rapporter i årevis og årevis.

Hvis du ødelægger transformatorerne - alt der skal til er en højkaliber kugle gennem en transformerkasse, og den er væk, skal du udskifte den.

Værre, siger han, kan det tage meget længere tid at få nettet tilbage til at fungere, end det gjorde i 2003. Hvis du ødelægger transformatorerne - alt der skal til er en højkaliber kugle gennem en transformerkasse, og den er væk, skal du udskifte den , han sagde. Hvis der ikke er reservedele ved hånden - og i tilfælde af et koordineret angreb på flere understationer, kan enhver beholdning være opbrugt - det tager måneder at bygge nye.

Når din elektricitet er ude, er din benzin ude, fordi du ikke kan pumpe gassen længere. Al din transport er ude, alle dine finansielle transaktioner er ude, selvfølgelig fordi der ikke er nogen elektronik, sagde Wellinghoff.

Hans foreslåede løsning er at bryde systemet op i mikronet, så mindre områder i tilfælde af kaskadefejl kan isolere sig. Det er ikke uhørt: Princeton University har en, og da mange andre systemer gik ned under Superstorm Sandy, campus blev et tilflugtssted, opladning og kommando for udsatte .

Men hvorfor skulle den håbefulde terrorist besvære sig med en omfattende, farlig fysisk operation – komplet med al rekonomi, bevæbning og planlægning af en SEAL Team 6-mission – når hun kunne opnå den samme effekt fra en lænestols sikkerhed? Et effektivt cyberangreb kan, hvis det er smart udformet, opnå en stor fysisk skade meget hurtigt, og sammenkoblinger i digitale operationer ville betyde, at et sådant angreb kunne omgå fejlsikker i den fysiske infrastruktur, der stopper kaskadefejl.

En streng af 1'ere og 0'ere kunne have stor indflydelse, sagde Dagle. Forestil dig, hvis nogen kunne komme derind og beordre alle afbryderne i et hjælpeprogram til at åbne. Er det sandsynligt? Nej. Er det muligt? Jo da! En operatør, der sidder i et kontrolrum, kunne gøre det. Den automatisering er designet til at tillade det at gøre det. (Han har en parallel, hvis mere kvotient, bekymring over smart-grid-teknologier, der er modtagelige for almindelige computerfejl. Nye funktioner tilføjet for at gøre systemet lettere overskueligt kan faktisk gøre det mere skørt, advarede han.)

Nedfaldet er måske ikke så slemt. Nationens bedste katastrofeberedskab, FEMA-direktør Craig Fugate, trækker på skuldrene over truslen om et sammenbrud af elektriske net.

Hvornår er folk gået i panik? Generelt er det, man finder, at fødselsraten stiger ni måneder senere, sagde han, og blev så mere seriøs: Folk er meget mere modstandsdygtige, end de professionelle ville give dem æren for. Ville det være ubehageligt? Ja. Ville det være behageligt? Har du nogensinde set strømmen gå ud, og trafiksignalerne holder op med at virke? Trafikkens helvede, men folk finder ud af det.

Fugates store bekymring i et masseafbrydelse er kommunikation, sagde han. Når folk er i stand til at få information og ved, hvor længe strømmen vil være ude, håndterer de det meget bedre.

Vil det blive ved med at blive mere ekstremt? Evnen til at håndtere det bliver mere og mere udfordrende. Hvor højt kan stormfloden gå?

Disse dommedagsscenarier kan være ved siden af, fordi elnettet allerede er udsat for en række farlige belastninger fra klimaændringer. Sandy viste, at de antagelser, der blev brugt til at bygge mange dele af elnettet, var forkerte: Stormfloden overvældede infrastrukturen, oversvømmede transformerstationer og fik dem til at svigte. Betydelige dele af gitteret skal muligvis flyttes til højere terræn. Spørgsmålet er, om det bliver ved med at blive mere ekstremt? sagde Dagle. Evnen for os til at håndtere det bliver mere og mere udfordrende. Hvor højt kan stormfloden gå?

Selv væk fra kysterne kan ekstremt vejr true systemet på uventede måder. Nogle systemer bruger gasisolering, men falder temperaturen højt nok, ændres gassammensætningen, og isoleringen svigter. Kraftværker på varmere steder som Texas er ikke velforberedte til ekstrem kulde, hvilket betyder, at værker kan svigte, når befolkningen har mest brug for dem for at levere strøm til varme. Da forsyningsselskaber er mere afhængige af naturgas for at generere strøm, er der fare for, at efterspørgslen overstiger udbuddet. Forestil dig en snestorm, hvor alle skruer op for deres gasdrevne varmesystemer. Pludselig kan gasselskabet ikke levere til alle. Elværker har ikke nødvendigvis forkøbsret, så de kan miste flow og blive tvunget til at slukke midt i en vinterstorm.

Sommeren byder ikke på noget pusterum. Forbrugerne starter deres klimaanlæg og kræver mere strøm. I mellemtiden er der en skraldeffekt: Hvis der er flere dage med konstant høje temperaturer, afkøles bygninger aldrig så meget, så den elektriske efterspørgsel vil toppe højere og højere hver dag. Men kraftværker, der er afhængige af grundvand til at afkøle deres anlæg, vil kæmpe for at opretholde afkøling, da vandet selv opvarmes. Tørke kan tære på strømmen fra vandkraftværker, især i det vestlige USA.

Hvis ekstremt vejr fortsætter med at være normen, kan det kaos, som Sandy har udløst på nettet, blot være et eksempel på den slags forstyrrelser i nettet, der kan blive almindelige. Eller som New York Herald argumenterede i 1859, med henvisning til Carrington-begivenheden, at fænomener ikke formodes at have nogen henvisning til tidligere ting - kun til ting, der skal komme. Derfor skal nordlys … være forbundet med noget i fremtiden – krig, eller pest eller hungersnød. Lige så lidt forstået som solstormen var på det tidspunkt, er forudsigelsen stadig gyldig.


Denne historie blev muliggjort med støtte fra W.K. Kellogg Foundation.