Почему критически важная техника уязвима к воздействию тепла?


23 июня, в один из самых жарких дней в истории Франции, разгневанные люди разрисовали окна белым мелом, чтобы защититься от солнца. Эйфелева башня в Париже закрылась раньше обычного.

А в городе Эрге-Габерик в Бретани изнурительная температура — около 40°C — оказалась невыносимой для одного электрического трансформатора.

Из-за июньской жары Эйфелева башня закрылась раньше обычного.
Из-за июньской жары Эйфелева башня закрылась раньше обычного.

Громоздкий металлический ящик вышел из строя, в результате чего первоначально более 100 000 человек остались без электричества.

По данным местных властей, инцидент был связан с перегревом. На видео, опубликованных в социальных сетях, видно, как из поврежденного трансформатора поднимается столб дыма. Пресс-секретарь энергетической компании RTE подтвердила BBC, что на видео запечатлен один из объектов компании.

За день до аварии компания RTE опубликовала заявление, в котором говорилось, что «нет никаких опасений» относительно доступности электроэнергии в ее сети этим летом.

Как и у всех нас есть свои пределы в отношении высоких температур, так и у технологий. Электрическое и телекоммуникационное оборудование, а также железнодорожные сигнальные шкафы иногда выходят из строя во время жары. Экстремальные температуры могут даже привести к срабатыванию систем сигнализации.

Перегрев техники — это серьёзная проблема.

Например, на прошлой неделе шесть трастов Национальной службы здравоохранения Англии объявили о критической ситуации после того, как жаркая погода негативно повлияла на их ИТ-системы, сканеры, а также оборудование для онкологических и лабораторных исследований.

Участившиеся и более интенсивные волны жары, вызванные изменением климата, обусловленным деятельностью человека, приводят к тому, что инженеры все чаще адаптируют инфраструктуру для борьбы с ними.

«Все, что связано с электросетью — линии электропередачи, межсетевые соединения и трансформаторы — с трудом охлаждаются», — объясняет Иэн Стаффелл из Имперского колледжа Лондона. «Это снижает эффективность всего».

По оценкам Стаффелла и его коллег, при температуре 40°C выработка электроэнергии на газовых электростанциях снижается примерно на 10% по сравнению с 20°C.

Эффективность солнечных панелей также снижается с повышением температуры, хотя Стаффелл отмечает, что этот эффект стал менее выраженным в более новых поколениях панелей.

Тем не менее, влияние высоких температур на солнечную энергетику в Великобритании видно из данных, которые он и его коллеги проанализировали и передали BBC. «Как только температура в Великобритании превышает 27°C, выработка солнечной энергии стабилизируется и начинает медленно снижаться [по мере дальнейшего повышения температуры]», — говорит Стаффелл.

Тем не менее, продолжительные периоды солнечной погоды во время аномальной жары могут увеличить выработку солнечной энергии по сравнению с более пасмурными днями до начала жары. По данным сайта сравнения цен Utility Bidder, это произошло на прошлой неделе.

Помимо электростанций, следует также учитывать линии электропередач, пронизывающие всю страну. Эти кабели изготовлены из металла, который расширяется при нагревании, вызывая провисание линий. Прохождение электричества по ним генерирует еще больше тепла.

«Существует предел допустимого снижения», — говорит Саймон Хогг, консультант и почетный профессор Даремского университета.

Если провисшие кабели коснутся деревьев или зданий внизу, это может привести к аварии или отключению электроэнергии.

Именно этот сценарий стал причиной масштабного отключения электроэнергии в Северной Америке в 2003 году.

Учитывая риски, операторы сокращают объемы электроэнергии, передаваемой по линиям электропередачи во время аномальной жары, ограничивая тем самым поставки.

Диаграмма, показывающая, как эффективность солнечных панелей в Великобритании падает при температуре выше 30°C.

По данным Ассоциации энергетических сетей (Energy Networks Association), отраслевой организации, энергетические сети Великобритании в настоящее время внедряют стратегии повышения устойчивости к изменению климата. В целом, по словам Хогга, энергетическая система Великобритании хорошо справляется с периодами сильной жары. Он называет это «историей успеха».

И все же жара в последние годы доставляла проблемы различным системам. Во время исторической волны жары в июле 2022 года температура в некоторых районах Великобритании достигала более 40°C.

Перегрев оборудования стал причиной отключений электроэнергии, затронувших тысячи людей.

В Лондоне вышли из строя центры обработки данных больниц Гая и Сент-Томаса, что привело к отмене операций.

В отчете, опубликованном в следующем году и подробно описывающем произошедшее, изложена последовательность событий, включая этот момент в 13:30 19 июля: «Попытки охладить дата-центр Сент-Томас начинаются с обливания охлаждающих установок холодной водой, но им мешает сложность подключения шланга к водопроводу».

Температура в дата-центре менее чем через час достигла 36,2°C. В расположенном неподалеку дата-центре компании Guys ситуация была еще хуже: там отказали кондиционеры, из-за чего температура внутри достигла обжигающих 50,3°C.

Без сложных систем охлаждения центры обработки данных быстро перегревались бы.
Без сложных систем охлаждения центры обработки данных быстро перегревались бы.

Жаркая погода тоже может вызывать странные сбои. Датчики движения, установленные на системах безопасности, иногда ошибочно принимают внезапные изменения температуры в помещении за движение, что приводит к срабатыванию сигнализации, утверждают специалисты охранных компаний.

Отдельно следует отметить, что компьютерные процессоры и электронные платы не любят слишком сильного нагрева, говорит Найджел Линге, почетный профессор Университета Солфорда.

Как правило, они рассчитаны на работу при повышенных температурах, но при превышении определенных пороговых значений крошечные металлические соединения на печатных платах могут расширяться и в конечном итоге образовывать микроскопические трещины, поясняет он.

«Тепловой шум» также может увеличивать количество ошибок данных, известных как битовые ошибки, в компьютерном и телекоммуникационном оборудовании. Многие из этих ошибок можно исправить, но они всё равно могут привести к сбоям. «В условиях сильной жары уровень теплового шума повышается», — говорит Линге.

Он отмечает, что металлические телекоммуникационные шкафы на открытом воздухе могут сильно нагреваться в солнечные дни. «Мне известны случаи, когда [операторы] выезжали на действительно открытые участки и фактически устанавливали дополнительные защитные экраны, своего рода зонты, над шкафами», — добавляет он.

Уильям Уэбб утверждает, что системы связи вряд ли пострадают от высоких температур.
Уильям Уэбб утверждает, что системы связи вряд ли пострадают от высоких температур.

Металлические шкафы также широко используются на железнодорожных линиях для размещения сигнального оборудования. Температура внутри этих шкафов во время аномальной жары может превышать 70°C.

В прошлом году железнодорожная компания Southeastern начала испытания технологии жидкостного охлаждения внутри таких шкафов. Для работы этой технологии не требуется электричество.

Уильям Уэбб, бывший директор Ofcom, а ныне генеральный директор консалтинговой компании Commcisive, говорит, что ему известно об усилиях по утеплению или добавлению вентиляции в телекоммуникационные шкафы в связи с повышением средней температуры и установкой в ​​них все большего количества тепловыделяющего оборудования.

Тем не менее, он предупреждает, что риск широкомасштабных проблем с коммуникацией из-за перегрева, вероятно, невелик: «Я не думаю, что это действительно распространенное явление или особенно вероятное».

И хотя некоторые отчеты предполагают, что экстремально жаркая погода может снизить скорость широкополосного доступа в интернет, Уэбб отмечает, что во многих домохозяйствах скорость широкополосного соединения значительно выше требуемой, поэтому снижение пропускной способности может быть незаметным.

Изменение климата означает, что инфраструктура Великобритании и важнейшие технологии в ближайшие годы столкнутся со все более суровыми условиями.

В докладе, опубликованном в мае независимым Комитетом по изменению климата, предупреждаются, что отключения электроэнергии, вызванные экстремальной жарой, могут негативно повлиять на цифровые платежи, транспортные услуги и государственные службы, потенциально обходясь в «миллиарды».

Помимо модернизации электрооборудования с улучшенной вентиляцией, вентиляторами для охлаждения или аналогичными усовершенствованиями, простое расширение пропускной способности электросетей страны также помогло бы, говорит Стаффелл. Это должно обеспечить больше пространства для маневра в очень жаркие дни.

«Таких летних сезонов будет всё больше и больше, — говорит он. — Нам придётся адаптироваться».


Добавить комментарий