Naureen S Malik, Bloomberg, 15 februari 2024- Paul LeBlanc was blootsvoets toen hij die ochtend naar buiten stapte. Hij zette het vuilnis buiten toen hij de rode gloed zag van de vlammen die een nabijgelegen huis overspoelden.
LeBlanc, een voormalig brandweerman, greep zijn schoenen en rende de straat over. Hij sloeg een ruit in en haastte zich naar binnen. De enige persoon van wie werd aangenomen dat hij thuis was, was een tienerjongen die al was ontsnapt, gelukkig met slechts lichte brandwonden. Alarmsignalen schalden luid “Fire“, keer op keer, vanuit huizen in het hele gebied.
“Ik ben al eerder in gebouwen geweest zonder bescherming – ik wilde er gewoon zeker van zijn dat niemand daar vastzat,” zei LeBlanc, die meer dan drie decennia brandweerman was voordat hij met pensioen ging.
Artikel gaat verder na afbeelding.
De schade aan het huis met vier slaapkamers van de familie Alonge uit begin 1800 was zo erg dat ze er sinds de brand in juni niet meer naar terug konden.
De bron van de brand in Waltham, Massachusetts, kwam van een faciliteit ongeveer 3 kilometer ten westen van het huis. Een elektrisch onderstation, dat te kampen had met een knaagdierenplaag, kreeg een plotselinge, instabiele spanningspiek.
Wanneer huizen een goede of stabiele stroomkwaliteit ervaren, betekent dit dat de stroom die lampen en apparaten van stroom voorziet, in een gelijkmatig en voorspelbaar tempo wordt geleverd. Zo is het elektriciteitsverbruik elke minuut van de dag perfect afgestemd op het aanbod.
Het zijn de plotselinge spanningspieken die tot een ramp kunnen leiden.
In Waltham was er een probleem bij het onderstation. De uitbarsting daar is een zeldzaam geval waarbij werd vastgesteld dat een brand verband hield met een plotselinge spanningspiek.
Normaal gesproken ontbreekt het nutsbedrijven, gemeenten en regelgevende instanties aan de technologie en rapportagemechanismen om dat verband te vinden en bekend te maken. In sommige opzichten maakt het gebrek aan kennis en publieke berichtgeving rond deze dreiging hem bedreigender.
Interviews met meer dan twee dozijn experts, samen met exclusieve gegevens, openbare rapporten en regelgevende documenten, schetsen het beeld van een land dat te maken heeft met een snel verslechterende stroomkwaliteit, met mogelijk dodelijke gevolgen.
Deze problemen bestaan al tientallen jaren en netbeheerders zijn verantwoordelijk voor het minimaliseren en beheersen van het gevaar. Maar nu het Amerikaanse elektriciteitsnet steeds meer onder druk komt te staan, worden de problemen veel erger.
“Waltham is veelzeggend en een afschuwelijk voorbeeld van wat een slechte stroomkwaliteit kan aanrichten”, zegt Jon Wellinghoff, voormalig voorzitter van de Federal Energy Regulatory Commission en nu CEO van consultant GridPolicy Inc.
“Hetzelfde zou kunnen gebeuren in Chicago of Houston of San Francisco of een groot aantal andere gemeenschappen waar de stroomkwaliteit slecht is.”
Eversource Energy, het nutsbedrijf dat het elektriciteitsnet in Waltham beheert, beweert dat de piek en een eerdere piek in oktober 2022 niets met elkaar te maken hadden. En niet moeten worden beschouwd als een indicatie van bredere problemen met de stroomkwaliteit op zijn systeem.
De incidenten werden “veroorzaakt door ongerelateerde, geïsoleerde en afzonderlijke problemen met mechanische apparatuur die sindsdien zijn geïdentificeerd en aangepakt tot tevredenheid van zowel de stad als onze toezichthouders”, aldus Eversource in een verklaring per e-mail.
De druk op de elektriciteitsnetten in het land neemt toe met een ongekende snelheid. De vraag stijgt terwijl de verouderde infrastructuur onder druk komt te staan door de enorme revisie die nodig is om zich aan te passen aan hernieuwbare energie.
Deze convergentie maakt het moeilijker om een veilige en betrouwbare stroomkwaliteit te handhaven en sommige toezichthouders en nutsbedrijven houden het probleem niet in de gaten.
Aan dit probleem hangt een potentieel nationaal prijskaartje van honderden miljoenen dollars, zo niet meer. Volgens de National Fire Protection Association reageerden de brandweerkorpsen in 2015-2019 gemiddeld op 46.700 woningbranden per jaar waarbij elektrische storingen of defecten een rol speelden.
Deze branden veroorzaakten jaarlijks ongeveer 1,5 miljard dollar schade aan eigendommen en waren verantwoordelijk voor 390 sterfgevallen onder burgers en meer dan 1300 verwondingen.
Hoewel het onbekend is hoeveel daarvan direct in verband kan worden gebracht met problemen met de stroomkwaliteit, zullen deze algemene cijfers waarschijnlijk blijven stijgen naarmate het probleem erger wordt.
Het kan moeilijk zijn om de precieze oorzaak van branden te achterhalen als ze verband houden met elektriciteitsleidingen en andere apparatuur. Veel nutsbedrijven in het land beschikken niet over de technologie of de gegevens om te bepalen of de problemen te maken hebben met de kwaliteit van de stroom of met een ander probleem. Hoe veerkrachtiger het elektriciteitsnet, hoe beter het bestand is tegen extreme omstandigheden.
Gegevens van Whisker Labs Inc., dat smart-home sensortechnologie heeft ontwikkeld om stroompieken en stroomkwaliteit te monitoren, kunnen helpen aantonen wanneer het brandgevaar toeneemt.
Een netstoring of stroomkwaliteitsprobleem treedt op wanneer de spanning meer schommelt (of daalt) dan volgens de industrienormen is toegestaan. Individuele huizen die uren of zelfs dagenlang te maken hebben met herhaalde schommelingen lopen een groter risico – zelfs als de storing het symptoom is van grotere krachten in plaats van de oorzaak van het probleem.
Neem het geval van de verwoestende brand in augustus in Maui. De vlammenzee verwoestte de historische badplaats Lahaina en kostte aan minstens 101 mensen het leven, de dodelijkste natuurbrand van het land in meer dan een eeuw.
Er loopt nog steeds een onderzoek naar de oorzaak van de brand en het plaatselijke nutsbedrijf, eigendom van Hawaiian Electric Industries Inc., heeft herhaaldelijk gezegd dat het bedrijf niet verantwoordelijk is.
In de aanloop naar de brand werd het grootste gevaar voor het elektriciteitsnet gevormd door extreme winden die over Maui raasden. Uiteindelijk kan blijken dat de ontstekingsbron een neergestorte elektriciteitsleiding was.
Maar uren voor de verwoestende uitbarsting waren er tekenen van spanningsschommelingen. Deze storingen waren waarschijnlijk niet de oorzaak van de ramp, maar ze gaven wel aan dat het elektriciteitssysteem steeds meer gevaar liep.
Toen de rukwinden ‘s nachts in Maui toenamen, begonnen de omstandigheden op het elektriciteitsnet te verslechteren, zei Bob Marshall, CEO van Whisker Labs. Het netwerk van het bedrijf met meer dan zes dozijn sensoren rond Maui detecteerde ongeveer 122 storingen in het elektriciteitsnet vanaf net voor middernacht tot in de volgende ochtend, voordat de brand begon.
De meest intense metingen waren geconcentreerd rond Lahaina, zei hij. Normaal gesproken ziet het eiland minder dan een dozijn storingen per dag.
Hawaiian Electric weigerde commentaar te geven op de foutgegevens.
Bedreigingen van het elektrische systeem zijn vooral gevaarlijk in droge gebieden, waar de omgeving zelfs de kleinste vonken aanwakkert en sterke winden, zoals de stormkracht op Maui, de sintels kunnen verspreiden.
“Alles wat hitte creëert, is gevoelig voor ontsteking”, zegt Paul Way, een expert van het brandbeveiligingsbedrijf Jensen Hughes die al drie decennia onderzoekstechnicus is. Way werd ingehuurd om de oorzaak van de Maui-brand te onderzoeken namens een groep verzekeringsmaatschappijen.
Naast door het weer veroorzaakte gebeurtenissen kan de spanning ook schommelen als een eekhoorn door de bedrading eet of als vallende boomtakken palen en draden vernielen: vorig jaar verloren 2000 mensen in het noorden van New Jersey stroom nadat een vogel een vis op een transformator boven op een paal had laten vallen.
Artikel gaat verder na afbeelding.
Hoewel spanningspieken het gevolg kunnen zijn van weersomstandigheden of verstoringen door dieren, is het grotendeels de verantwoordelijkheid van nutsbedrijven om faciliteiten, elektriciteitsleidingen en andere apparatuur te onderhouden en te repareren om hun systemen veerkrachtiger te maken.
Het probleem is dat de meeste nutsbedrijven niet beschikken over de sensoren waarmee ze “kunnen weten dat er stress en storingen in het netwerk ontstaan”, aldus Marshall van Whisker Labs.
“Hoe kunnen nutsbedrijven niet weten hoe hun netwerk presteert en hoe veerkrachtig het netwerk is? Het is duidelijk dat een netwerk dat niet veerkrachtig is gigantische gevolgen heeft.”
Zie het elektriciteitssysteem in de VS als een systeem van wegen. Er zijn snelwegen, waar elektriciteit snel en met hoge voltages wordt getransporteerd naar centrales. Om van deze snelwegen af te komen, gaat de elektriciteit door plaatsen die onderstations worden genoemd en die fungeren als een afrit waar de stroom kan worden gedowngrade naar lagere spanningen.
Bij de lagere spanningen kan de stroom doorstromen naar kleinere systemen, zoals de draden die verbonden zijn met de elektriciteitspalen in de straten van buurten. Als alles goed werkt, stroomt de elektriciteit gelijkmatig en met de juiste spanning naar alle plekken waar het nodig is.
Whisker Labs heeft meer dan 500.000 plug-in sensoren, Ting-apparaten genaamd, geïnstalleerd in huizen in het hele land om spanningsschommelingen te detecteren. Het tempo van nieuwe installaties zal naar verwachting stijgen van de huidige 50.000 eenheden per maand tot 80.000 in december, aldus Marshall.
Verzekeraars zoals State Farm hebben Ting-sensoren aan klanten geleverd om te fungeren als detectoren voor elektrische onregelmatigheden.
Het gebied rond Chicago is een hardnekkige hotspot voor stroomkwaliteitsproblemen, waarbij spanningsschommelingen van 10% boven of onder de niveaus worden gemeten die volgens de industrienormen veilig worden geacht voor huishoudelijk gebruik, zo blijkt uit gegevens van Whisker Labs.
In de afgelopen maanden hebben Louisiana, Florida en Georgia ook verstoringen gezien. Huishoudens die zijn uitgerust met sensoren hadden in 2023 te maken met een gemiddeld storingspercentage dat 18% hoger lag dan het gemiddelde in 2022, aldus het bedrijf.
Delen van Texas zijn ook zorgwekkend. Het netwerk dat de Texaanse hoofdstad bedient komt steeds meer onder druk te staan. Dit door een combinatie van een ‘explosieve’ groei van de vraag naar elektriciteit en extreem weer in de winters en zomers als gevolg van de klimaatverandering. Dit laat Matt Mitchell, woordvoerder van Austin Energy, weten.
Marshall schat dat ongeveer 1% van de huizen gevaarlijke stroomkwaliteitsproblemen heeft, die brandgevaar opleveren. Dat is geëxtrapoleerd op basis van de huidige installaties van Ting, wat betekent dat het werkelijke aantal veel hoger kan liggen.
Problemen met de stroomkwaliteit zullen waarschijnlijk “alleen maar erger worden” met een groter gebruik van elektrische voertuigen. En ook door “andere migratie naar volledige elektrificatie”, aldus Wellinghoff van GridPolicy, die ook een niet-betaald lid is van een adviesraad van experts voor Whisker Labs.
Voor degenen die geen Ting-apparaat hebben geïnstalleerd, is de belangrijkste indicator van een stroomkwaliteitsprobleem misschien flikkerende verlichting – een alledaags verschijnsel dat een diepere bedreiging kan maskeren.
In Waltham was de brand in het huis van Alonge op die zwoele junimorgen niet de enige.
Een schuurtje naast het huis van LeBlanc vatte vlam en stond op het punt de brandstoftank van een grasmaaier te ontsteken voordat de brandweer de brand onder controle kreeg. Overal in de buurt ontploften overspanningsbeveiligingen en werden apparaten zoals waterverwarmers en airconditioners onbruikbaar of beschadigd.
LeBlanc was al om 6 uur ‘s ochtends op. Voordat de chaos begon, had hij een paar stroomonderbrekingen van 5 tot 10 minuten opgemerkt.
“Ik ben meestal om 5:30 of 6 uur wakker omdat mijn kleindochter, mijn drie jaar oude kleindochter, hier woont – dus ik ben wakker,” zei hij. “Het gebeurde verschillende keren in de loop van de ochtend.”
Hij dacht er niet veel bij na. Dat soort flikkeringen zijn tenslotte niet ongewoon.
Het was echter wel een waarschuwing.
De stroomonderbrekers in het nabijgelegen onderstation waren uitgevallen. Volgens het nutsbedrijf Eversource kreeg het station te maken met een spanningspiek.
Eversource zei dat de piek en een eerdere piek in oktober 2022 niets met elkaar te maken hadden.
“Het is onverantwoord om twee geïsoleerde gevallen van tijdelijke overspanning in Waltham te extrapoleren als indicatie van bredere problemen met de stroomkwaliteit op ons systeem”, aldus het nutsbedrijf.
“Er waren geen stroomkwaliteitsproblemen gemeld in het gebied voor of na deze incidenten, die werden veroorzaakt door ongerelateerde, geïsoleerde en afzonderlijke problemen met mechanische apparatuur die sindsdien zijn geïdentificeerd en verholpen tot tevredenheid van zowel de stad als onze toezichthouders. De veiligheid van het elektrische systeem is altijd onze prioriteit en we hebben zeer bekwame ingenieurs en lijnwerkers die het systeem 24 uur per dag bewaken en altijd klaar staan om eventuele problemen met het systeem aan te pakken.”
De stroomstoring was het gevolg van problemen die oorspronkelijk te wijten waren aan een knaagdierenplaag in een elektriciteitsleiding, zei James Van Nostrand, voorzitter van het Massachusetts Department of Public Utilities, in een brief aan de gemeenteambtenaren.
“De geïsoleerde mechanische problemen – waarvan er één werd veroorzaakt door knaagdieren – die plaatsvonden in Waltham zijn geen voorbeelden van wat algemeen zou worden aangeduid als ‘stroomkwaliteitsproblemen’, en er zijn geen wijdverspreide stroomkwaliteitsproblemen binnen ons elektrische servicegebied”, aldus Eversource.
Uiteindelijk veroorzaakte de piek zoveel brandschade dat het huis van de Alonge werd verwoest. De iconische witte zijpanelen uit New England waren van de zijkanten van het gebouw gesmolten.
Na de brand in juni zei de plaatselijke toezichthouder tevreden te zijn met de beslissing van Eversource om delen van het onderstation opnieuw te ontwerpen en nieuwe stroomonderbrekers te installeren, waardoor een formeel onderzoek overbodig werd.
Natuurlijk zijn flikkerende lichten en andere netstoringen uitdagingen die al tientallen jaren bestaan. Nutsbedrijven hebben beveiligingen, zoals stroomonderbrekers, om problemen te isoleren.
Wat er nu gebeurt is anders.
Het stijgende elektriciteitsverbruik, de digitalisering van de economie en de volledige herziening van de netten die in het hele land plaatsvindt in het kader van de energietransitie, belasten het elektrische systeem tot het uiterste. Hierdoor wordt het moeilijker wordt om de kwaliteit van de stroom te controleren en de betrouwbaarheid ervan te garanderen.
Ook wisselvallig weer verhoogt de druk. En door een gebrek aan grootschalige energieopslag moet het aanbod dat uit elektriciteitscentrales wordt gepompt elke minuut van de dag in balans worden gehouden met huishoudens en bedrijven.
“Het wordt steeds uitdagender voor nutsbedrijven om te begrijpen wat hun belastingen zijn en hoe ze die moeten beheren”, zegt Rob Hovsapian. Hij is onderzoeksadviseur bij het National Renewable Energy Laboratory die samenwerkt met het Amerikaanse ministerie van Energie en Atomic Computing om kwantumcomputers te gebruiken om het netbeheer te verbeteren.
Van oudsher hebben nutsbedrijven en regelgevende instanties de kwaliteit van stroom nauwgezet bekeken aan de hand van statistieken over stroomuitval. Maar een bredere kijk op de totale impact van stroompieken op huishoudens maakt de bedreigingen duidelijk.
Federale instanties en groepen in de energiesector hebben gewaarschuwd dat deze problemen moeten worden aangepakt. Maar bepalen hoeveel er geïnvesteerd moet worden in het elektriciteitsnet van een gebied is ook een delicaat evenwicht tussen het versterken van de infrastructuur en het betaalbaar houden van die investeringen.
De kosten voor netverbeteringen worden meestal doorberekend aan consumenten via maandelijkse tariefsverhogingen en veel huishoudens worstelen al met hogere rekeningen na een stijging van de energie-inflatie in de afgelopen jaren.
Naast de dreiging van brand kunnen problemen met de stroomkwaliteit ook leiden tot stroomuitval.
Stroomuitval die zelfs maar een paar uur duurt, vormt een “existentiële bedreiging” voor bedrijven, aldus Philip Krim, medeoprichter en voormalig CEO van Casper Sleep Inc. Hij noemde het voorbeeld van restaurants die klanten verliezen en voedsel dat bederft en fabrikanten die mogelijk miljoenen kunnen verliezen als productielijnen moeten sluiten.
In de komende maanden lanceert Krim een nieuwe verzekeringsmaatschappij die dekking biedt aan kleine bedrijven, specifiek om verliezen als gevolg van stroomuitval te dekken via een onlangs opgerichte incubator genaamd Montauk Ventures.
Exploitanten en nutsbedrijven moeten vooruit plannen om een veerkrachtiger netwerk te creëren, zei Allison Clements, lid van de Federal Energy Regulatory Commission. Ze noemde nieuwe technologieën die helpen om sommige problemen op te lossen en de noodzaak om de transmissiecapaciteit te vergroten.
Zonne-energie en opslag beginnen ook “een enorme rol” te spelen in het stabiel houden van netwerken, zei Clements, die eraan toevoegde: “Zijn zij de magische oplossing? Nee, maar ze zijn een cruciaal onderdeel om door deze nieuwe uitdagende weersomstandigheden heen te komen.”
De technologie bestaat om netstoringen op te sporen die een gevaar vormen, maar het wordt “niet goed gebruikt om rekening te houden met deze extra dataset. Die kost extra geld of vereist investeringen,” zei Saifur Rahman, een professor aan Virginia Tech die in 2023 voorzitter was van het Institute of Electrical and Electronics Engineers.
“Zolang die regelgeving er niet is, zal het energiebedrijf hier geen aandacht aan besteden.”
Jarenlang zou Kali Patrick, die in 1999 naar Waltham verhuisde, gezegd hebben dat de elektriciteit betrouwbaar was in haar stad.
“We hadden altijd een geweldige service”, zei ze, zelfs toen andere gebieden in de buurt geen stroom meer hadden.
Ze zag de lichten flikkeren bij haar huis op ongeveer anderhalve kilometer afstand van de brand tijdens het stroomkwaliteitsprobleem in juni. Zij en haar man, die allebei vanuit huis werken, hadden net een paar duizend dollar uitgegeven een paar dagen voor de stroompiek in oktober 2022 om het elektrische paneel van hun Nederlandse koloniale huis uit 1920 te upgraden.
Een week later gaven ze nog eens 700 dollar uit om de overspanningsbeveiliging en alle stroomonderbrekers in het huis te vervangen op advies van hun elektricien. Maar na de brand in juni maakt de gedachte aan toekomstige stroompieken haar nog steeds nerveus.
“Over slaapverlies gesproken,” zei ze.
