Jak přežít další polární vortex

Polární vortex v roce 2019 za sebou zanechal mnoho otřesných příběhů. Středozápad byl v obležení „polárního víru“, který způsobil teploty hluboko pod bodem mrazu a výpadky elektřiny v Illinois, Wisconsinu, Pensylvánii, Západní Virginii, Virginii a New Jersey. V polovině února 2021 pronikl ledový vzduch hluboko na jich až do jižních států. Do největších potíží se dostal Texas, kde kombinace mrazu a poškození a následné přetížení rozvodné sítě odsoudilo mnohé odběratele k trýznivým hodinám v chladnoucích domech.

Vzhledem k tomu, že se předpokládá, že klimatické změny budou zvyšovat četnost a závažnost těchto událostí, pokouší se stručný přehled RMI s názvem Hodiny bezpečí v chladném počasí odpovědět na otázku, nakolik můžeme důvěřovat našim domovům, že nás ochrání, když dojde k výpadku sítě. Výzkum popsaný v tomto dokumentu poukazuje na možnost lépe zohlednit přínos účinnosti obvodových plášťů budov pro odolnost v místním a státním plánování odolnosti a oceňování domů.

Kritické hodiny

Rozdíl mezi 20 hodinami bezpečné a příjemné teploty v domácnosti a pouhými 5 hodinami může být pro zranitelné skupiny obyvatel rozdílem mezi životem a smrtí. Je to rozdíl mezi odvrácením úpalu nebo smrti z podchlazení (viz dále – nevhodné domy nechrání ani před vedrem ani před mrazem) do doby, než bude obnoven přívod elektřiny. Je to rozdíl, v hodinách po které můžete čekat na příjezd rodiny nebo sousedů, máte prostor pro poskytnutím podpory nebo času na evakuaci. Musíme chápat naše domy z hlediska hodin bezpečí, které mohou poskytnout při výpadku proudu, abychom zkrátili dobu, po kterou jsou lidé vystaveni extrémně vysokým nebo nízkým teplotám.

Ohrožení našich nejzranitelnějších skupin obyvatelstva

Při zimních bouřích, jako byl polární vortext v roce 2019 nebo 2021, jsou lidé vystaveni zvýšenému riziku negativních účinků chladu, včetně podchlazení a omrzlin. Výpadky elektřiny způsobené extrémními teplotami představují nejhorší možný scénář, který může ohrozit životy zejména obyvatel s nižšími příjmy, zranitelných skupin obyvatelstva a lidí žijících v sociální izolaci. Situaci zhoršuje skutečnost, že obydlí s nízkými příjmy jsou často špatně izolovaná a je v nich velký průvan – a to způsobuje, že vychládají až nebezpečně rychle.

V letech, kdy teploty na Středozápadě klesly naráz až na 31 stupňů pod nulou, zemřelo několik desítek lidí a mnoho dalších bylo postiženo omrzlinami a podchlazením. Národní rada pro ochranu zdrojů předpokládá, že pokud se současná úroveň emisí oxidu uhličitého udrží, natož aby se zvýšila, počet úmrtí v důsledku vystavení extrémním vedrům se v příštím století zvýší. Proto je důležité zvyšovat dobu, po kterou mohou domácnosti udržovat prahové hodnoty pohodlí a bezpečnosti, když vypadne proud. Tuto metriku nazýváme „hodiny bezpečí“.

Zatímco na definování metrik odolnosti elektrické sítě bylo odvedeno značné množství práce, na tom, jak dlouho jsou budovy schopny udržet zdravou úroveň teploty, se pracovalo málo. Domy se velmi liší ve schopnosti udržet si komfort během těchto událostí a my musíme začít naše domy lépe připravovat. Naštěstí lze dosáhnout toho, aby byly domy účinnější a bezpečnější, a zároveň přinášely další výhody, například nižší účty za energii.

Nárůst extrémních povětrnostních jevů

V současné době jsme v celé zemi stále častěji svědky extrémních teplot a rozsah a četnost extrémních povětrnostních jevů bude postupem času jen narůstat. Národní rada pro ochranu zdrojů (NRDC) předpokládá, že do roku 2100 dojde ve Spojených státech při zachování současné úrovně emisí oxidu uhličitého k téměř 30 000 úmrtí v důsledku horka ročně.

Výpadky se netýkají jen zimy, kdy dodávku energie přeruší mrazivé počasí, obvykle jde o každé přetížení sítě, a příčinou je přetíže ať z důvodu vytápené nebo naopak chlazení. Například při červencovém výpadku v roce 2019 víkendu přišlo 50 000 odběratelů v New Yorku o elektřinu a 6 000 z nich ji nemělo ani po více než 24 hodinách. V roce 2016 se výpadky během velkých událostí pohybovaly v průměru kolem čtyř hodin a v některých státech mezi 8 a 20 hodinami – a to je průměr, což znamená, že některé události trvají déle. Od ledna do června 2019 bylo v důsledku výpadků způsobených nepříznivým počasím bez proudu celkem 684 hodin více než 2,9 milionu odběratelů.

Bezpečná doba je stejně důležitá během chladného počasí jako během vln veder: když je venku horko, netěsné a špatně izolované domy nedokážou zadržet dovnitř pronikající teplo; když je venku zima, nedokážou zadržet chlad, resp jejich tepelné ztráty jsou tak vysoké, že dům vychladne a promrzne dřív, než dojde k obnově dodávek energie a stane se obtížně obyvatelným s velkým diskomfortem nebo rovnou neobyvatelným.

V uplynulé zimě se mnoho regionů potýkalo s jedním polárním vírem za druhým, které sužovaly obce extrémními mrazy. Když teploty na Středozápadě v uplynulé zimě klesly až na minus 31 stupňů, zemřelo nejméně 21 lidí a mnoho dalších bylo postiženo omrzlinami a podchlazením. Hodiny bezpečnosti jsou tedy celoročním problémem.

Kvantifikace hodnoty odolnosti budov

Navzdory riziku, které je s extrémními mrazy spojeno, průmysl obvykle uvažoval pouze o nabídkové straně tohoto problému. Zajistit, aby naše elektrická síť zůstala v provozu, je jistě důležitá práce, ale musíme také zvážit, co se stane, když nevyhnutelně selže.

Domácnosti se velmi liší ve schopnosti udržet si během těchto událostí pohodlí a my musíme začít naše domovy lépe připravovat. Vlastnosti, jako je izolace budov a energetická účinnost oken, mohou zabránit úniku tepla a vnikání vnějšího vzduchu mrazivého vzduchu. Zlepšení odolnosti vůči extrémním povětrnostním podmínkám může lidem umožnit pohodlné „ukrytí na místě“ do doby, než se obnoví dodávka elektřiny.

V tomto ohledu hrají roli metriky. Kvantifikace hodin bezpečnosti domů může pomoci tvůrcům politik a spotřebitelům identifikovat modernizace obvodových plášťů budov, které mohou pomoci zlepšit odolnost komunit, a průmysl může metriku hodin bezpečnosti využít ke zvýšení investic do energeticky účinných opatření.

V současné době neexistují spolehlivé ukazatele pro tržní mechanismy, které by srozumitelně a jasně poskytly informací o výkonnosti obvodových plášťů budov. Existuje celá řada zdrojů, které shromažďují informace o tom, jak dobře budovy fungují, jako jsou energetické audity, procesy uvádění do provozu, programy veřejných služeb a programy na úpravu počasí. Protože však každý z těchto programů má jinou sadu metrik a metodik, je pro zákazníka obtížné vědět, jak tyto informace interpretovat a použít k posouzení odolnosti svých domů. Hodiny bezpečnosti jsou metrikou, která může pomoci přiblížit složité stavebně-technické koncepty zákazníkům v jednoduchých a použitelných termínech.

Špatně fungující domy se mohou stát nebezpečnými během několika hodin

Společnost RMI ve spolupráci se společností Redwood Energy provedla studii, jejímž cílem bylo posoudit, kolik hodin bezpečnosti mohou mít domy v případě výpadku proudu. Abychom prozkoumali velikost rozdílu ve schopnosti domů udržet teplotu, porovnali jsme pět modelů budov včetně průměrného domu z 50. let, průměrného domu z 80. let, domu odpovídajícího předpisům z roku 2009, domu s nulovou spotřebou energie (ZER) a domu, který splňuje standardy pasivního domu, ve scénáři výpadku proudu v Duluthu v Minnesotě.

Obrázek 1. Pokles teploty v různých typech domů při prudkém snížení venkovní teplo a současném výpadku elektrické energie , 0°F = -17.8°C , -20°F = -28.9°C

Tato analýza podporuje rostoucí počet důkazů pro financování a podporu opatření a programů odolnosti vůči extrémnímu počasí. Urban Green Council, Stantec, Redwood Energy a další vedoucí představitelé odvětví stále pracují na kvantifikaci této příležitosti. Jejich výzkum naznačuje, že existuje příležitost zohlednit hodiny bezpečnosti ve stávajících zásadách zveřejňování údajů o spotřebě energie v obytných domech a poskytnout tak majitelům domů a tvůrcům politik údaje o plánování odolnosti. Zásady zveřejňování informací o energetické náročnosti obytných domů vyžadují, aby prodávající nebo pronajímatelé zpřístupnili informace o energetické náročnosti domů potenciálním kupujícím a/nebo nájemcům.

Kromě toho lze hodiny bezpečnosti začlenit do stávajících mechanismů auditu, jako je systém energetického hodnocení domácností nebo energetické hodnocení domácností. Je to podobný rozdíl jako když vám vám prodejce řekne, že mrazák je třídy A+ nebo B,C, a nebo vám sdělí, že teplota pod -12 stupňů se udrží ve vychlazeném v mrázáku daného typu ještě dalších 24 hodin bez napájení. Je zřejmé, že druhá forma sdělení představuje srozumitelnější metriku.

Obrázek 2. Délka nepříjemných hodin při stejném výpadku dodávek energie a tepla pro různé budovy. V nezatepleném starém domě stráví obyvatelé převážnou dobu při teplotách po 5 stupňů (stejný modelový příklad, jako v předchozím grafu)

Tento stručný přehled poskytuje výchozí bod, na kterém je třeba stavět v rámci spolupráce mezi tvůrci politik a inovátory v oblasti pojišťovnictví, zdravotní péče a uzavírání smluv na zlepšení kvality bydlení.

Prvním krokem k tomu, abychom měli domov, který se dokáže vypořádat s extrémními teplotami, je odstranění průvanu a zlepšení izolace. Tato opatření jsou nákladově efektivní zejména u nových domů. Článek Lloyda Altera „Lekce z polárního vortexu“ uvádí několik příkladů výhod, které přináší právě vylepšená obálka domu – tedy souhrn zateplení, vhodné průdyšností a těsnosti a odolnosti proti vnikání větru a srážek – zajišťuje odolnost vůči extrémnímu počasí.

Domy mohou být ještě odolnější díky solárnímu fotovoltaickému systému (FV), který se správným vybavením dokáže zajistit dostatek energie pro pokrytí nouzových elektrických potřeb při extrémních povětrnostních jevech, a to i v případě dočasného výpadku elektrické sítě. Čím je dům energeticky účinnější, tím menší a lacinejší je fotovoltaický systém potřebný k jeho provozu. A konečně, pro skutečně odolný dům lze použít bateriové systémy, které uchovávají solární energii a udržují tyto systémy v provozu, i když přestane svítit slunce.

Ekonomická efektivita

Dobrou zprávou je, že nedávný výzkum ukazuje, že vysoce účinné domy schopné přežít extrémní povětrnostní podmínky lze postavit nákladově efektivně jen o málo dráž než standardní stavby, a to i v chladném podnebí. Například díky lepší izolaci a omezení průvanu lze domy efektivně vytápět menším topným systémem, a tím ušetřit náklady na vytápění/chlazení.

S použitím textů Sneha Ayyagari, Micha ze stránek el Gartman, Jacob Corvidae na stránkách https://rmi.org/

Texas jako varování

Texas byl zdaleka nejhůře postiženým státem. Rekordně nízká teplota na mezinárodním letišti Dallas/Fort Worth, která 16. února dosáhla -2° F (-19° C), byla v severním Texasu nejchladnější za posledních 72 let. Energetická síť v Texasu nebyla koncipována na tak chladné počasí, takže rozvodná síť i její zařízení byly náchylné k poruchám při delším obdobím tak chladného počasí. To vedlo k rozsáhlým výpadkům elektřiny. Při výpadku elektřiny byly vyřazeny z provozu některé kompresory, které tlačí plyn plynovody, a následný nedostatek vyřadil z provozu další plynárny. Výpadky dodávek plynu způsobily 5x větší výpadky elektřiny než počasím způsobené výpadky větrných elektráren.

Počty hodin mrazivého počasí mezi 12. až 19. únorem 2021, zdroj NOAA, wiki

Vedle silnoproudé infrastruktury, která není v jižních státech dostatečně odolná proti mrazům a námraze, byly postiženy rezidenční budovy. Ani ty nebyly postavené s ohledem na déle trvající mrazy (teploty byly pod -10°C), ačkoli stejná opatření proti chladu by je mohla v létě chránit proti přehřívání. Důsledkem toho byl velký hlad po elektrické energii na vytápění, který zvedl spotřebu i ceny. Jakmile začalo chodit vyúčtování spotřeby zákazníkům, kteří měli štěstí že nezůstali bez proudu, ukázal se neméně důležitý požadavek na udržitelnost financování tepla. Vyúčtování mnohým nadělilo násobně vyšší částky a finančně slabší domácnosti se dostaly do potíží.

Podobnou situaci můžeme najít všude na světě – domy, byty a jejich provoz je dimenzován na obvyklé teploty a spotřebu, která zohledňuje ceny energií v době jejich stavby. V extrémních situacích se pak sítě mohou stát nefunkční, bydlení nepříjemné až nebezpečné (neobyvatelné budovy) a nebo pro vlastníky finančně neúnosné a neudržitelné. V případě domů a bytů tomu lze destruktivní dopady extrému přinejmenším zmírnit nebo eliminovat.

Zde je několik tipů, které vám a vaší rodině pomohou přežít výpadky proudu během drsných mrazů:

  • Naplánujte si na týden nebo dva jídla, která lze připravit bez použití tepla nebo chlazení. Udělejte si zásoby masových a rybích konzerv, zeleniny a ovoce. Kupte si náhradní otvírák na konzervy a mějte ho u těchto potravin. Udělejte si zásoby mléčných výrobků a suchých potravin, jako jsou cereálie, krekry a ořechy. Pokud musíte dodržovat speciální dietu, zahrňte tyto potraviny do svého jídelního plánu a seznamu potravin.
  • Počítejte s tím, při výpadcích elektřiny nefungují ani čerpací stanice. Cesty proto odložte nebo omezte.
  • Udělejte si zásoby papírových talířů, ubrousků, papírových utěrek. Výpadky proudu obvykle doprovází přerušení dodávek vody.
  • Skladujte pitnou vodu. Vodu můžete koupit v galonových nádobách nebo si uschovejte zásoby v nádobách vhodných pro potraviny.
  • Je také dobré mít k dispozici trochu vody na úklid a koupání.
  • Nezapomeňte na domácí zvířata! Pokud máte domácího mazlíčka, udělejte si zásoby krmiva, které potřebuje.
  • Zkontrolujte léky všech členů rodiny. Nikdy nenechávejte předepsané léky méně než týden před obnovením. Pokud máte cukrovku a potřebujete inzulín, poraďte se se svým lékařem a lékárnou, zda si můžete ponechat záložní zásobu pro případ, že byste nemohli cestovat.
  • Zkontrolujte, zda vaše svítilny fungují, a vyměňte baterie, rovněž mějte po ruce zásobu baterií.
  • V případě použití lokálního vytápění např. kamínka se ujistěte o funkčnosti komína resp. odtahové cesty spalin, při vaření a přitápění přenosnými plynovými spotřebiči např. kartuše, vařiče, teplomet na BP a pod., dbejte na přiměřený přívod vzduchu nebo jeho výměnu. Alternativně lze použít detektor CO2. Každoročně se udusí dost lidí tím, že topili v utěsněném prostoru nebo se v místnosti hromadily spaliny.
  • Buďte v klidu, a klidně si čtete.

– vytápět špatně izolovaný dům drahou energií


Obraz: Nils Hans Christianse, Zimní krajina na vesnici u řeky

Nils Hans Christiansen byl uznávaný malíř, který se narodil 22. července 1850 v Esbjergu na Jutském poloostrově v jihozápadním Dánsku. Specializoval se na zimní krajiny a měsíční scény, zajímal se o účinky světla a často maloval východy a západy slunce. Do Anglie poprvé přijel v roce 1863 na královskou svatbu prince z Walesu a princezny Alexandrie. Ačkoli pracoval především v Dánsku a Norsku, strávil nějaký čas v Anglii, kde údajně vystavoval v mnoha předních londýnských galeriích. Kromě vystavování v Anglii vystavoval Christiansen také ve své vlasti na Královské akademii v Kodani, kde se stal jejím členem.

Zdá se, že se v Anglii usadil a 10. září 1887 se oženil s Alicí Dickensovou na York Square ve Stepney a žil ve West Hamu. Jeho úspěch mu přinesl královské konexe a královna Viktorie mu poskytla apartmá „Grace and Favour“ ve Windsoru.

Christiansen zemřel v roce 1922 v Plaistow ve východním Londýně ve věku 71 let. Řada jeho děl se nachází v muzeích a uměleckých sbírkách v Anglii, včetně Národní sbírky v Epping Forest Museum, Warwickshire Museum, Sidney Sussex College v Cambridge. Můžete si je prohlédnout online na BBC – Your Paintings.