في مساء السادس من سبتمبر 2023، انخفض توليد طاقة الرياح في تكساس في أسوأ لحظة ممكنة، حيث بلغت درجات الحرارة مستويات مرتفعة، ووصل الطلب على الكهرباء إلى ذروة سبتمبر عند 82,705 ميغاواط، بينما كان الإنتاج الشمسي يتراجع مع غروب الشمس.
إعلان حالة طوارئ في الشبكة
في نحو الساعة 7:25 مساءً، أعلن مشغل شبكة كهرباء تكساس (إيركوت) حالة طوارئ من المستوى الثاني، بعد تدهور ظروف التشغيل خلال ذروة المساء. انخفض تردد الشبكة إلى حوالي 59.77 هرتز، وهو دون المعدل الطبيعي البالغ 60 هرتز، وتراجعت الاحتياطيات التشغيلية.
أتاح الإعلان لـ "إيركوت" الوصول إلى احتياطيات إضافية وتفعيل برامج الاستجابة للطلب، حيث شغّل التوليد المتاح، ونسق مع المشاركين في السوق لتأمين سعة إضافية، ونشر موارد الأحمال المشاركة لتقليل الطلب. خفض المشغل مستوى الطوارئ في الساعة 8:27 مساءً، وعاد للعمليات الطبيعية في 8:37 مساءً، دون الحاجة إلى فصل أحمال خاضع للرقابة.
رفع عتبة الاحتياطيات
كانت عتبة احتياطيات المستوى الثاني تبلغ 1,750 ميغاواط وقت الحادثة، وفي نوفمبر 2023 رفع المشغل هذه العتبة إلى 2,000 ميغاواط، مما يتيح فرصة أبكر للتدخل مع تراجع الاحتياطيات. ويشير إعلان الطوارئ إلى أن ظروف الشبكة تتطلب تدخلًا، لكنه لا يعني تلقائيًا انقطاع الخدمة عن العملاء.
القيود الأساسية لطاقة الرياح
تعكس الحادثة قيدًا جوهريًا لطاقة الرياح؛ فالتوربينات تنتج الكهرباء فقط عندما تسمح ظروف الرياح، وبالتالي تحتاج الولاية ذات التوليد الكبير من الرياح إلى مصادر إمداد أخرى. وبحسب إدارة معلومات الطاقة الأمريكية، أنتجت الرياح نحو 464 مليون ميغاواط/ساعة على مستوى البلاد في 2025، ما يعادل حوالي 10% من التوليد على نطاق المرافق، وتصدرت تكساس وأيووا وأوكلاهوما وكانساس وإيلينوي قائمة الولايات المنتجة.
عندما ينخفض إنتاج الرياح بألف ميغاواط لساعة واحدة، يتشكل فجوة طاقوية قدرها 1,000 ميغاواط/ساعة، وعلى مدى 24 ساعة تصل الفجوة إلى 24,000 ميغاواط/ساعة. ويسد المشغلون هذه الفجوة بزيادة التوليد، أو تفريغ البطاريات، أو استيراد الكهرباء، أو خفض الطلب، حسب الموارد المتاحة وسرعة استجابتها.
الغاز الطبيعي والمصادر التقليدية تعوض النقص
تمثل محطات الغاز الطبيعي مصدرًا رئيسيًا للكهرباء البديلة في تكساس. خلال موجة البرد في فبراير 2025، انخفض توليد الرياح والطاقة الشمسية في منطقة "إيركوت" بنسبة 52% بين 18 و21 فبراير، ووفرت محطات الغاز 73% من متطلبات الكهرباء المتبقية في 21 فبراير، وفق إدارة معلومات الطاقة. كما تساهم محطات الفحم والطاقة النووية، وإن كانت قدرتها على تغيير الإنتاج تعتمد على تصميم المحطة وظروف التشغيل.
البطاريات تستجيب سريعًا لفترات الهدوء القصيرة
يوفر تخزين البطاريات استجابة سريعة عند تراجع توليد الرياح. تبلغ القدرة الاسمية لمنشأة "ديكوردوفا" لتخزين الطاقة قرب غرانبري 260 ميغاواط، وسعة طاقوية 260 ميغاواط/ساعة، تكفي لتفريغ ساعة واحدة عند القدرة الكاملة. وتعمل المنشأة بجانب محطة غاز طبيعي، مما يمنح الموقع مصدرين للكهرباء.
على مستوى شبكة تكساس الأوسع، أفادت إدارة معلومات الطاقة بأن البطاريات زودت الشبكة بمتوسط 4,000 ميغاواط تقريبًا خلال ساعة الثامنة مساءً في أشهر صيف 2025، لتعويض تراجع الطاقة الشمسية نحو الغروب. وتتميز البطاريات بسرعة الاستجابة، لكن مساهمتها محدودة بالطاقة المخزنة، لذا تتطلب فترات النقص الممتدة توليدًا إضافيًا أو خفضًا للطلب أو فرصًا لإعادة الشحن.
الشبكات الإقليمية تشارك الكهرباء عبر الولايات
يمكن أن يؤثر نقص الرياح على أكثر من ولاية في آن واحد. تشارك أوكلاهوما وكانساس في تجمع "ساوث ويست باور بول" (SPP)، الذي ينسق أسواق الكهرباء بالجملة وعمليات النقل عبر منطقة متعددة الولايات. سجل التجمع في تقرير سوق 2025 متوسط توليد رياح يعادل 37% من الطلب في سوقه الفوري، وبلغت ذروة الإنتاج ما يعادل 83% من الطلب في فترة خمس دقائق، مع تسجيل 35,934 ميغاواط من سعة الرياح المسجلة بنهاية 2025.
يراقب التجمع ظروف الرياح في مواقع منها أماريلو ولوبوك في تكساس، وهيز في كانساس. عند تراجع الإنتاج في جزء من الشبكة، يمكن للمشغل إرسال موارد متاحة في مناطق أخرى، ضمن حدود النقل.
الاستجابة للطلب تخفف الضغط دون فصل المجتمعات
تُعد الاستجابة للطلب، إحدى الأدوات التي استخدمها "إيركوت" في سبتمبر 2023، وسيلة لتحقيق استقرار الشبكة دون فصل مجتمعات بأكملها. يمكن للعملاء الكبار المتعاقدين على هذه الخدمة تقليص عمليات مختارة عند الطلب، مما يضيق الفجوة بين التوليد والطلب. وتعتمد العواقب على مشاركة المنشأة في مثل هذه الترتيبات وشدة النقص.
إمدادات الوقود والمياه حاسمة للتشغيل الممتد
يتطلب التوليد البديل متطلبات تشغيلية تتجاوز السعة المركبة. تعتمد محطات الغاز على إمداد كافٍ من الوقود، بينما تحتاج بعض المحطات إلى إمدادات مياه تبريد كبيرة. في "ديكوردوفا"، تتوفر ترتيبات ديزل احتياطية لوحدات التوليد الغازية تكفي لسبعة أيام وفق المواصفات المنشورة. كما يدعم نهر برازوس البنية التحتية للكهرباء، حيث اكتمل سد "ديكوردوفا بيند" في سبتمبر 1969 مكونًا بحيرة غرانبري بسعة تخزين 136,326 قدمًا مكعبًا، تدعم الاستخدامات الصناعية المرتبطة بتوليد الطاقة، بما في ذلك محطة "كومانشي بيك" النووية.
فترات الهدوء الطويلة تتطلب استجابة مختلفة
تخلق فترات الهدوء التي تستمر ساعات متطلبات تشغيلية تختلف عن تلك التي تستمر أيامًا. تتعامل البطاريات مع الفترات القصيرة، بينما يمكن للمولدات العاملة بالوقود الاستمرار طالما توفر الوقود وبقيت متاحة. تُسمى فترات الانخفاض غير المعتاد والطويل في إنتاج الرياح والطاقة الشمسية أحيانًا "دونكلفلوت".
في الولايات المنتجة للرياح مثل أيووا وكانساس وأوكلاهوما وتكساس، يمكن التعامل مع التراجع القصير عبر عمليات الشبكة الروتينية، بينما يضغط النقص الطويل خلال فترات الطلب المرتفع على احتياطيات التوليد وشبكات النقل. وبحلول 2026، يجري هذا الموازنة وسط طلب متزايد على الكهرباء، حيث سجل حمل "إيركوت" الساعة رقمًا قياسيًا بلغ 91.1 غيغاواط في 22 يوليو 2026، وفق إدارة معلومات الطاقة.
