Er zijn twee nieuwe datacentra in Silicon Valley gebouwd, maar ze kunnen nog niet beginnen met het verwerken van informatie: De apparatuur die hen van elektriciteit zou voorzien is niet beschikbaar.
Het is slechts één voorbeeld van een crisis waarmee het Amerikaanse elektriciteitsnet wordt geconfronteerd en die niet kan worden opgelost door eenvoudigweg meer elektriciteitsleidingen aan te leggen, nieuwe energieopwekking goed te keuren of de netwerksoftware 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 over regio’s transporteren en stalen palen die het netwerk bij elkaar houden – is moeilijk te maken en de materialen zijn beperkt. Het duurt jaren voordat knelpunten in de toeleveringsketen zijn opgelost, waardoor projecten worden vertraagd, de kosten stijgen en de betrouwbaarheid in gevaar komt.
Ondertussen stijgt de Amerikaanse vraag naar elektriciteit vanuit verschillende bronnen:elektrificatie van huishoudelijke en zakelijke apparaten en apparatuur, verhoogde binnenlandse productieEn groei van AI-datacenters. Zonder de juiste apparatuur kunnen deze inspanningen jaren langer duren en enorme bedragen meer kosten dan planners verwachten.
Niet genoeg transformatoren om verouderde eenheden te vervangen
Transformatoren zijn de sleutel tot het elektriciteitsnet: ze reguleren de spanning terwijl de stroom over de draden beweegt, verhogen de spanning voor een 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 schat dat de VS ongeveer 60 miljoen tot 80 miljoen hoogspanningsdistributietransformatoren in gebruik heeft. Ruim de helft daarvan is dat 33+ jaar oud— hun verwachte levensduur benaderen of overschrijden.
Het vervangen ervan is kostbaar en tijdrovend geworden, waarbij nutsbedrijven melden dat transformatoren kosten vier tot zes keer zoveel als wat ze vóór 2022 kostennaast de meerjarige wachttijden.
Om aan de stijgende vraag naar elektriciteit te voldoen, zal het land er nog veel meer nodig hebben:misschien wel twee keer zoveel als er al zijn.
De Noord-Amerikaanse elektrische betrouwbaarheid Corp. zegt dat de doorlooptijd, de wachttijd tussen het plaatsen van een bestelling en de levering van het product, in 2024 grofweg 120 weken (ruim twee jaar) bedroeg, terwijl grote stroomtransformatoren wel 210 weken (tot vier jaar) in beslag namen. Zelfs kleinere transformatoren die worden gebruikt om de spanning voor distributie naar woningen en bedrijven te verlagen, zijn dat wel nabesteld maar liefst twee jaar. Deze vertragingen hebben zowel het onderhoud als de nieuwbouw in een groot deel van het elektriciteitsnet 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, dat uitsluitend in eigen land wordt gemaakt door Cleveland-Cliffs in fabrieken in Pennsylvania en Ohio. Import heeft het gat al lang opgevuld: grofweg 80% van de grote transformatoren zijn historisch geïmporteerd uit Mexico, China en Thailand. Maar Ook de mondiale vraag is sterk gestegenwaardoor de toegang tot staal wordt verscherpt, evenals koper, een zacht metaal dat elektriciteit goed geleidt en cruciaal is bij de bedrading.
Als gedeeltelijke erkenning van deze tekorten kondigde het Amerikaanse ministerie van Energie in april 2024 aan heeft de handhaving van nieuwe regels op het gebied van energie-efficiëntie vertraagd voor transformatoren, om te voorkomen dat de situatie nog erger wordt.
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 hele opgave zijn om ze daar te krijgen waar ze nodig zijn. Grote stroomtransformatoren wegen vaak tussen de 100 en 400 ton en vereisen gespecialiseerd transport – soms is er slechts één van de tien geschikte transporteurs nodig. superzware treinwagons in het land. Alleen al die logistiek kan maanden toevoegen aan een vervangingsproject, aldus de krant Ministerie van Energie.
Andere belangrijke uitrusting
Transformatoren zijn niet de enige netwerkmachines die met vertragingen kampen. Dat blijkt uit een studie van het Duke University Nicholas Institute, waarin gegevens van onderzoeks- en adviesbureau Wood Mackenzie worden aangehaald Doorlooptijden van hoogspanningsstroomonderbrekers bereikte eind 2023 ongeveer 151 weken (bijna drie jaar), ongeveer het dubbele van de normen van vóór de pandemie.
Met soortgelijke vertragingen worden a scala aan soorten apparatuurzoals transmissiekabels die hoge spanningen aankunnen, schakelapparatuur (een technische categorie waartoe ook schakelaars, stroomonderbrekers en zekeringen behoren) en isolatoren om te voorkomen dat elektriciteit ergens naartoe gaat waar het gevaarlijk zou zijn.
Bij transmissieprojecten kunnen vertragingen in de apparatuur tijdlijnen doen ontsporen. De aanschaf van hoogspanningsgelijkstroomkabels duurt nu meer dan 24 maanden, en offshore-windenergieprojecten staan bijzonder onder druk: bestellingen voor onderzeese kabels kunnen duurt meer dan een decennium om te vullen. En minder dan 50 kabellegschepen zijn wereldwijd actief en beperken hoe snel fabrikanten ze kunnen installeren, zelfs als ze eenmaal zijn vervaardigd.
De spanningen in de toeleveringsketen treffen zelfs het werkpaard van het elektriciteitsnet: aardgasturbines. Fabrikanten, waaronder Siemens Energy en GE Vernova, hebben meerjarige achterstanden nieuwe datacenters, industriële elektrificatie en projecten met piekcapaciteit overspoelen de orderboeken. Siemens rapporteerde onlangs een record Een achterstand van $158 miljardwaarbij sommige turbineframes al zeven jaar uitverkocht waren.
Alternatieve benaderingen
Als gevolg van deze vertragingen vinden nutsbedrijven andere manieren om aan de vraag te voldoen, zoals batterijopslag, het actief beheren van de elektriciteitsvraag, het upgraden van bestaande apparatuur om meer energie te produceren, of zelfs om buiten gebruik gestelde elektriciteitscentrales nieuw leven in te blazen.
Sommige hulpprogramma’s zijn dat wel het aanleggen van materialen voor eigen gebruik of om aan andere bedrijven te verkopen, waardoor de vertragingen van jaren tot weken kunnen worden teruggebracht.
Er zijn ook verschillende andere inspanningen geweest. Naast het vertragen van de efficiëntie-eisen van transformatorenheeft de regering-Biden toegekend Cleveland-Cliffs $ 500 miljoen om zijn elektrische staalfabrieken te upgraden – maar belangrijke elementen van die subsidie werden door de regering-Trump geannuleerd.
Nutsbedrijven en industriële groepen zijn dat wel het verkennen van gestandaardiseerde ontwerpen en modulaire substations om doorlooptijden te verkorten, maar erken dat dat 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: ruwweg 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 in de toeleveringsketen – staal, koper, isolatiematerialen en zwaar transport – zich betekenisvol uitbreiden, beheren nutsbedrijven de betrouwbaarheid niet via constructie maar via choreografie.
Morgan Bazilian is hoogleraar openbaar beleid en directeur van het Payne Instituut, Colorado School van Mijnen.
Kyrie Bakker is universitair hoofddocent civiele techniek, milieutechniek en architectuur aan de Universiteit van Amsterdam Universiteit van Colorado Boulder.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Het gesprek onder een Creative Commons-licentie. Lees de origineel artikel.
