El Tiempo Espacial y su impactos sobre el clima terrestre: Parte 6

Transmisión de energía eléctrica

La red de energía eléctrica y en consecuencia el poder a su hogar y negocio, pueden interrumpirse por el clima espacial. Uno de los grandes descubrimientos del siglo XIX fue darse cuenta de que un campo magnético varían con el tiempo es capaz de producir una corriente eléctrica en un alambre conductor. La idea básica es que la velocidad del cambio del flujo magnético (por ejemplo, líneas de fuerza magnética) que pasan a través de un lazo de corriente es proporcional a la corriente que se genera alrededor del lazo. Un descubrimiento ligeramente anterior pero igualmente importante fue que un alambre con corriente produce un campo magnético. La aplicación de estos principios es extensamente frecuente en la sociedad moderna en generadores eléctricos, transformadores de energía eléctrica y motores eléctricos, por ejemplo.

Los Campos magnéticos variables en el tiempo y los sistemas eléctricos actuales no son fenómenos sólo artificiales, pero en realidad son bastante comunes en la naturaleza también. Los sistemas actuales eléctricos naturales que varían en el tiempo se pueden encontrar dentro de la Tierra, en los océanos y en la atmósfera superior de la Tierra (por encima de ~ 100 km), donde los componentes de la atmósfera incluyen positivamente iones con carga y cargados negativamente en los electrones que se mueven en una miríada de formas complicadas. Muchos de estos sistemas actuales atmosféricos superiores están constantemente presentes y modulan de manera regular en respuesta a la rotación de la Tierra, la fuerza gravitacional de la Luna y la variación lenta de la radiación solar en el transcurso del ciclo solar. A veces, sin embargo, estos sistemas actuales pueden mejorarse considerablemente y exhiben cambios rápidos con el tiempo y el espacio, un fenómeno típicamente se refiere como una tormenta geomagnética. A su vez las tormentas geomagnéticas son causadas por disturbios que propagan lejos del Sol, viajan por el espacio interplanetario e interactuarcon con el entorno espacial de la tierra.

Podemos esperar que los inventores tempranos del telégrafo sistemas no tuvo en cuenta que el circuito eléctrico que fueron construyendo era enroscado por líneas de naturalmente de producción de flujo magnético y, aún más sorprendente, que este flujo pudiera variar con el tiempo e inducir una corriente natural en su sistema. No fue mucho tiempo después de su despliegue, sin embargo, informes de corrientes anómalas se observaron que podrían a veces prohibir la comunicación podría habilitar un sistema para funcionar sin fuente de energía eléctrica o en los casos más dramáticos causan el papel de grabación atrapar fuego (véase revisión por Boteler 2003 y referencias en esto). Efectos similares continuaron notar de vez en cuando con la próxima generación de líneas de comunicación (cables coaxiales).

 

Otro sistema de circuitos eléctricos artificiales comenzó a crecer con la llegada de sistemas de energía eléctrica. Al igual que los telégrafos, esta colección complicada de circuitos es roscada por flujo magnético producido naturalmente y justo como el telégrafo, variaciones rápidas de este flujo magnético durante tormentas geomagnéticas provoca una corriente producida naturalmente a fluir a través del sistema. Este efecto primero fue divulgado después de la tormenta geomagnética de 24 de marzo de 1940 (Davidson, 1940; véase también Germaine, 1940 para informes de efectos en los cables de línea larga  decomunicación). Han reportado numerosos impactos grandes y moderados a la rejilla con los años, incluyendo un apagón de energía en 1958 (Lanzerotti & Gregori, 1986), equipo de tropiezos y problemas de estabilidad de voltaje (04 de agosto de 1972), un apagón de nueve horas en Canadá y una pérdida de transformador (13 de marzo de 1989 - ver foto) y un apagón en Suecia durante la tormenta de octubre de 2003. (Véase Boteler, 2001, para una amplia recopilación de efectos).

Evaluación del impacto de las tormentas geomagnéticas en la red de energía eléctrica implica a una serie de consideraciones. El camino para el flujo de corriente que responde a las diferentes corrientes externas en la atmósfera superior sigue las trayectorias actuales artificiales sobre el terreno (las líneas de energía) así como varias vías de corriente naturales (por ejemplo realizando estructuras bajo tierra y cerca de cuerpos de agua). Una vez que se contabilizan los senderos naturales actuales, el campo geoeléctricos neto que se impone en las vías de corriente artificiales se traduce en una cuasi (períodos de 10 segundos a 10 (diez) minutos) la corriente continua en las líneas eléctricas. Estas corrientes inducidas geomagnetically causan el 'emocionante actual' en transformadores de potencia para operar fuera de su alcance diseñado, resultando en saturación del núcleo magnético material dentro del transformador. Una vez que el núcleo se satura, el transformador no ofrece ninguna vuelta 'fuerza electromotriz' (una especie de inercia eléctrica) y las corrientes y voltajes en los devanados se convierten anormalmente grandes. Dependiendo del diseño del transformador, esto puede conducir a la calefacción de las estructuras circundantes debido a 'Eddy corrientes inducidas' que tiene el potencial de dañar las partes del transformador. Un impacto adicional de la saturación del transformador es que las tensiones y corrientes ya no tienen una forma simple de (60 ciclos) sinusoidal y esto puede causar los equipos de protección en otros lugares en el entramado de viaje cuando no debería ser. Estos equipos 'viajes' pueden tener equipo necesario fuera de línea y causar tensión problemas de estabilidad. Un problema adicional para el sistema es que todos los transformadores se están saturando aparecen como una significativa carga inductiva en la red como un todo. Este significa que un sistema que está cerca de los niveles máximos de demanda antes del evento de tormenta geomagnética puede no ser capaz de satisfacer la demanda total de energía cuando se produce la tormenta geomagnética, dando lugar a parcial o apagones amplios del sistema.

 

References
Boteler, D.H., Geomagnetic Hazards to Conducting Networks, Natural Hazards, 28: 537-561, 2003
Boteler, D.H, Geomagnetic Hazards, Geological Survey of Canada, Bulletin 548, 2001
Davidson, W.F., The magnetic storm of March 24, 1940 – effects in the power system, Edison Electric Institute Bulletin, 1940
Germaine, L.W., The magnetic storm of March 24, 1940 – effects in the communication system, Edison Electric Institute Bulletin, 1940
Lanzerotti, L.J. and G.P. Gregori, Telluric currents: the natural environment and interactions with man-made systems; in The Earth’s Electrical Environment, (ed) R. Roble and E.P. Krider; National Academy Press, Washington D.C., pp 232-257, 1986

Crédito: NOAA Space Weather Centro de Predeicciones

 Traducción: El Quelonio Volador