Două noi studii conduse de un cercetător de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord oferă o previzualizare a ceea ce ar putea experimenta consumatorii de energie electrică de pe Coasta de Vest în două scenarii viitoare diferite: unul în care căldura excesivă din cauza schimbărilor climatice tensionează sursele de energie și unul în care rețeaua se deplasează către surse regenerabile. energie în timp ce clima urmează tendințe istorice. În ambele cazuri, au constatat că costurile de energie și fiabilitatea rămân vulnerabile la vremea extremă.
„Efectele schimbărilor climatice și ale evenimentelor meteorologice extreme asupra rețelei, în principal sub formă de secetă și valuri de căldură, se vor agrava sub schimbările climatice”, a declarat Jordan Kern, profesor asistent de silvicultură și resurse de mediu la NC State. „Chiar dacă rețeaua de pe Coasta de Vest se îndepărtează de la combustibilii fosili către eolian și solar, aceste evenimente meteorologice extreme vor avea în continuare impact asupra fiabilității sistemului și prețului energiei.”
Publicate în revista Earth's Future, cele două studii proiectează viitoarea cerere și aprovizionare cu energie electrică în scenarii separate. În primul studiu, cercetătorii au folosit modele computerizate pentru a simula impactul schimbărilor climatice asupra rețelei electrice actuale din California și nord-vestul Pacificului. Ei au evaluat prețul și fiabilitatea rețelei în 11 scenarii climatice diferite între 2030 și 2060, bazându-se pe mai multe modele științifice pentru modul în care clima s-ar schimba într-un „scenariu cel mai rău” de emisii de combustibili fosili și un alt scenariu mai puțin sever.
„Cel mai rău scenariu merită analizat, chiar dacă există unele dovezi că lumea va reduce emisiile de combustibili fosili suficient pentru a-l evita”, a spus Kern.
Cercetătorii au descoperit un risc mai mare de întrerupere a curentului vara și începutul toamnei, în mare parte cauzat de căldura extremă din California, care provoacă o cerere mare de energie pe măsură ce oamenii își răcesc casele. Ei au proiectat că vor exista evenimente deficitare în toate scenariile, cu excepția unuia, în care schimbările climatice au afectat producerea de energie în ambele regiuni simultan.
Cu toate acestea, ei au remarcat că aceste deficite de putere vor rămâne relativ rare. Maximul în cel mai rău caz a fost de 72 de ore de lipsă de energie electrică pe coasta de vest de-a lungul a 31 de ani.
„Pe măsură ce devine din ce în ce mai fierbinte, iar cererea de electricitate devine mai mare, ne așteptăm ca rețeaua să eșueze”, a spus Kern. „Acele evenimente extreme de căldură vor deveni mult mai severe”.
Căldura extremă din California ar afecta, de asemenea, prețul și furnizarea de energie în nord-vestul Pacificului. Din punct de vedere istoric, regiunile au împărțit puterea.
„Dacă, și acesta este un mare „dacă”, schimburile istorice de electricitate continuă, iar California are o cerere mare de energie electrică din cauza căldurii, ar putea cauza nord-vestul Pacificului să rămână fără energie electrică, deoarece nu vor putea îndeplini. propria lor cerere”, a spus Kern.
Ei au descoperit, de asemenea, că schimbările climatice ar putea avea un impact direct asupra Pacificului de Nord-Vest prin limitarea livrărilor de hidroenergie, care este energie electrică alimentată de apă. Zăpada servește ca energie stocată, astfel încât reducerea zăpezii sau modificările momentului de topire a zăpezii reduc puterea disponibilă vara.
Cele mai mari efecte ale schimbărilor climatice asupra Pacificului de Nord-Vest ar fi, de asemenea, la sfârșitul verii sau începutul toamnei, când grila este deja stresată. Chiar și scăderile mici ale fluxului de apă în septembrie, cauzate de schimbările climatice, împreună cu creșterea cererii de energie electrică de vară, ar fi suficiente pentru a provoca mai multe evenimente de deficit în Pacificul de Nord-Vest. Cu toate acestea, au estimat, de asemenea, că evenimentele deficitare de pe coasta de vest din cauza impactului climatic numai asupra Pacificului de Nord-Vest sunt rare.
Pe lângă problemele de fiabilitate, cercetătorii au descoperit că schimbările climatice ar crește prețul energiei. În cel mai rău caz în care schimbările climatice afectează oferta și cererea de energie atât în California, cât și în nord-vestul Pacificului, ei se așteptau la mai multe ore în care prețul de gros al electricității atinge plafonul de 1,000 megawați pe oră în California, în special la sfarsitul verii. Schimbările climatice din California ar avea, de asemenea, un impact semnificativ asupra prețurilor din nord-vestul Pacificului.
„Când prețurile cresc la 1 USD,000 pe megawatt oră, aceasta este grila care sună alarma”, a spus Kern. „Ei fac electricitatea atât de scumpă, parțial pentru a stimula oamenii să consume mai puțin.”
Într-un al doilea studiu, cercetătorii au evaluat prețul energiei până în 2050, cu mai multe surse regenerabile de energie adăugate la rețea, presupunând în același timp că centralele electrice cu gaze naturale vor fi încă în vigoare ca rezervă. Ei au comparat cinci scenarii pentru fiecare piață: două scenarii care au variat mixul solar și eolian în funcție de cost; un scenariu cu mai multe baterii adăugate pentru a stoca energie; un scenariu în care mulți oameni adoptă vehicule electrice; și tendința de status quo. Ei au evaluat costul energiei electrice în aceste sisteme diferite sub 100 de ani reprezentativi atât pentru evenimentele meteorologice normale, cât și pentru cele extreme, care ar putea avea loc în condiții climatice istorice -- fără încălzire suplimentară a climei.
„Cu rețeaua de pe Coasta de Vest acum, știm anumite lucruri despre cum va funcționa, deoarece se bazează atât de mult pe hidroenergie -- încât un an uscat este rău și un an umed este bun”, a spus Kern. „Ceea ce am vrut să știm este: pe măsură ce decarbonizezi rețeaua în vest, adăugând vehicule electrice, baterii, solare și eoliene, se schimbă deloc asta?”
Chiar și în cazul surselor regenerabile, au constatat că seceta și căldura extreme vor continua să conducă la prețuri extreme --, cu ani „buni”, cele mai scăzute prețuri determinate de temperaturile blânde și debitul mare, și cele mai mari prețuri determinate de căldură sau secetă extremă.
„Când te gândești la cei mai răi ani, acele condiții vor fi în continuare determinate de ceea ce provoacă acele evenimente astăzi: lipsa apei sau un val de căldură în mijlocul verii”, a spus Kern. „Adăugarea de energie regenerabilă nu schimbă cel mai rău sau cel mai bun an, dar schimbă lucrurile la mijloc.”
În California, scenariul viitor cu creșterea energiei eoliene a dus la cele mai mici prețuri, urmate de solar. În nord-vestul Pacificului, scenariile cu cea mai mare cantitate de energie eoliană și solară au avut cele mai mici prețuri. Deficiențele de aprovizionare ar fi cele mai frecvente pe calea cu cea mai mare cerere de vehicule electrice.
„Pe măsură ce rețeaua folosește mai mult eolian și solar, prețul scade pentru că este mai puțin costisitor și elimină gazul natural”, a spus Kern. "Excepția este că, atunci când ai o cerere mare de putere de la vehiculele electrice, cererea devine atât de mare, încât sistemul strică. Este destul de rar la modelele noastre, dar se întâmplă când nu este multă apă și este un val de căldură."
Kern a spus că reducerile pe care le-au proiectat în emisiile de gaze cu efect de seră în cele cinci scenarii au fost „conservatoare”; modelele lor înregistrează până la 50% decarbonizare până în 2050, în timp ce majoritatea statelor de pe Coasta de Vest și-au stabilit obiective pentru a face schimbări mai substanțiale mai devreme.
„Descoperirea noastră cheie a fost că, pe măsură ce rețeaua se decarbonizează, veți rămâne în continuare cu această vulnerabilitate la apă și căldură”, a spus Kern. „Acesta este un sistem care nu poate fugi de asta”.
Studiul, „The Effects of Climate Change on Interregional Electricity Market Dynamics on the US West Coast”, a fost publicat online în Earth's Future pe 7 decembrie 2021. Pe lângă Kern, ceilalți autori au fost Joy Hill, David E. Rupp , Nathalie Voisin și Gregory Characklis. Studiul a fost susținut de programul National Science Foundation INFEWS sub premiile 1639268 T2 și 170082 T1.
Al doilea studiu, „Căile tehnologice ar putea ajuta la creșterea expunerii rețelei de pe coasta de vest a SUA la incertitudinea hidrometerologică”, a fost publicat online în Earth's Future pe 28 decembrie 2022. Pe lângă Kern, alți autori includ Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou și Jannik Haas. Studiul a fost finanțat de Departamentul de Energie al Statelor Unite ale Americii, Biroul de Știință, ca parte a cercetării în cadrul Programului de modelare a sistemului multisectorial, Pământ și mediu, precum și a premiului 1639268 al programului National Science Foundation INFEWS.
