Az Észak-Karolinai Állami Egyetem kutatója által vezetett két új tanulmány bemutatja, hogy a nyugati parton mit tapasztalhatnak a villamosenergia-fogyasztók két különböző jövőbeli forgatókönyv szerint: az egyik, amikor az éghajlatváltozás miatti túlzott hőség megterheli az áramellátást, a másik pedig, amikor a hálózat a megújuló energia felé tolódik el. energia, míg az éghajlat a történelmi trendeket követi. Mindkét esetben azt találták, hogy az energiaköltségek és a megbízhatóság továbbra is érzékeny a szélsőséges időjárásra.
"Az éghajlatváltozás és a szélsőséges időjárási jelenségek hálózatra gyakorolt hatásai, főként aszályok és hőhullámok formájában, az éghajlatváltozás hatására egyre súlyosabbak lesznek" - mondta Jordan Kern, az NC State erdészeti és környezetvédelmi erőforrásainak adjunktusa. "Még akkor is, ha a nyugati part hálózata a fosszilis tüzelőanyagoktól a szél és a napenergia felé tolódik el, ezek a szélsőséges időjárási események továbbra is hatással lesznek a rendszer megbízhatóságára és az energia árára."
Az Earth's Future folyóiratban megjelent két tanulmány külön forgatókönyv szerint vetíti előre a jövőbeli energiaellátást és -keresletet. Az első tanulmányban a kutatók számítógépes modellekkel szimulálták az éghajlatváltozás hatását a jelenlegi áramhálózatra Kaliforniában és a Csendes-óceán északnyugati részén. A hálózat árát és megbízhatóságát 11 különböző éghajlati forgatókönyv szerint értékelték 2030 és 2060 között, több tudományos modellre támaszkodva, hogy miként változna az éghajlat a fosszilis tüzelőanyag-kibocsátás „legrosszabb forgatókönyve” mellett, valamint egy másik, kevésbé súlyos forgatókönyv.
"A legrosszabb forgatókönyvet érdemes megvizsgálni, még akkor is, ha van némi bizonyíték arra, hogy a világ eléggé csökkenteni fogja a fosszilis tüzelőanyagok kibocsátását ahhoz, hogy elkerülje" - mondta Kern.
A kutatók azt találták, hogy nyáron és kora ősszel nagyobb az áramkimaradás kockázata, amelyet nagyrészt a kaliforniai szélsőséges hőség okoz, ami nagy energiaigényt okoz, amikor az emberek hűtik otthonaikat. Előrejelzésük szerint egy forgatókönyv kivételével az összes forgatókönyvben hiányos események lesznek, amikor az éghajlatváltozás mindkét régióban egyszerre érinti az energiatermelést.
Megjegyezték azonban, hogy ezek a teljesítményhiányok viszonylag ritkák maradnak. A legrosszabb esetben a maximum 72 órás áramellátási hiány volt a nyugati parton 31 év alatt.
"Ahogy egyre melegebb lesz, és egyre melegebb lesz az áram iránti kereslet, arra számítunk, hogy a hálózat meghibásodik" - mondta Kern. "A szélsőséges hőség sokkal súlyosabb lesz."
A kaliforniai szélsőséges hőség a Csendes-óceán északnyugati részén is befolyásolná az energia árát és kínálatát. Történelmileg a régiók megosztottak hatalmat.
„Ha – és ez egy nagy „ha” – folytatódik a történelmi villamosenergia-csere, és Kaliforniában a hő miatt nagy a villamosenergia-igény, az a Csendes-óceán északnyugati részének villamosenergia-fogyását okozhatja, mivel nem lesznek képesek kielégíteni. saját igényük – mondta Kern.
Azt is megállapították, hogy az éghajlatváltozás közvetlenül érintheti a Csendes-óceán északnyugati részét azáltal, hogy korlátozza a vízenergia ellátását, amely a vízzel hajtott villamos energia. A hó tárolt energiaként szolgál, így a hó mennyiségének csökkenése vagy a hóolvadás időzítésének változása csökkenti a nyáron rendelkezésre álló energiát.
Az éghajlatváltozás legnagyobb hatásai a Csendes-óceán északnyugati részén szintén a nyár végén vagy kora ősszel jelentkeznének, amikor a hálózat már feszültség alatt van. Még az éghajlatváltozás okozta szeptemberi vízfolyás kismértékű csökkenése, valamint a nyári energiaigény növekedése is elegendő lenne ahhoz, hogy további kiesési eseményeket okozzon a Csendes-óceán északnyugati részén. Mindazonáltal azt is előrevetítették, hogy a nyugati part egészére kiterjedő, a Csendes-óceán északnyugati részének éghajlati hatások miatti hiányesemények ritkák.
A megbízhatóság kérdései mellett a kutatók azt is megállapították, hogy a klímaváltozás növeli az energia árát. A legrosszabb esetben, amikor az éghajlatváltozás hatással van az energiaellátásra és a keresletre Kaliforniában és a Csendes-óceán északnyugati részén is, több órát vártak, amikor az áram nagykereskedelmi ára eléri az óránkénti 1,000 megawatt dolláros felső határt Kaliforniában, különösen nyár végén. A kaliforniai éghajlatváltozás jelentős hatással lenne az árakra a Csendes-óceán északnyugati részén is.
"Amikor az árak megawattóránként 1 dollárra emelkednek, 000" - mondta Kern. "Részben azért drágítják meg az áramot, hogy kevesebb fogyasztásra ösztönözzék az embereket."
Egy másik tanulmányban a kutatók az energia árát 2050-ig több megújuló energiaforrás hozzáadásával értékelték, miközben azt feltételezték, hogy a földgázerőművek továbbra is a helyükön maradnak tartalékként. Öt forgatókönyvet hasonlítottak össze minden piacra vonatkozóan: két forgatókönyvet, amelyek költség szerint változtatták a nap- és szélenergia keverékét; egy forgatókönyv több akkumulátorral az energia tárolására; olyan forgatókönyv, amelyben sokan elektromos járműveket alkalmaznak; és a status quo trend. Felmérték az elektromos áram költségét ezekben a különböző rendszerekben a normál és szélsőséges időjárási események 100 reprezentatív évében, amelyek történelmi éghajlati viszonyok között -- további éghajlati felmelegedés nélkül előfordulhatnak.
"A nyugati parti hálózattal most már tudunk bizonyos dolgokat a teljesítményéről, mivel annyira támaszkodik a vízenergiára --, hogy a száraz év rossz, a nedves év jó" - mondta Kern. "Amit tudni szerettünk volna: ahogy dekarbonizálod a hálózatot Nyugaton, elektromos járműveket, akkumulátorokat, napenergiát és szélenergiát hozzáadva, megváltozik ez egyáltalán?"
Azt találták, hogy még a megújuló energiaforrások esetében is a szélsőséges szárazság és hőség okozza a szélsőséges árakat --, amikor a „jó” évek a legalacsonyabb árakat az enyhe hőmérséklet és a nagy áramlás, a legmagasabb árak pedig a szélsőséges hőség vagy aszály okozta.
"Ha a legrosszabb évekre gondolunk, ezeket a körülményeket továbbra is az fogja vezérelni, ami ma ezeket az eseményeket mozgatja: a vízhiány vagy a hőhullám a nyár közepén" - mondta Kern. "A megújuló energiaforrások hozzáadása nem változtatja meg a legrosszabb vagy legjobb évet, de egyfajta középre tolja a dolgokat."
Kaliforniában a szélenergia növekedésével járó jövőbeli forgatókönyv a legalacsonyabb árakhoz vezetett, ezt követte a napenergia. A Csendes-óceán északnyugati részén a szél- és a napenergia legnagyobb mennyiségét alkalmazó forgatókönyvek voltak a legalacsonyabb árak. A kínálati hiány a leggyakrabban az elektromos járművek iránti legnagyobb keresletet hordozó útvonalon lenne.
"Mivel a hálózat több szél- és napenergiát használ, az ára csökken, mert olcsóbb, és kiszorítja a földgázt" - mondta Kern. "A kivétel az, hogy amikor nagy az elektromos járművek energiaigénye, akkor az igény annyira megnő, hogy megszakítja a rendszert. Ez meglehetősen ritka a mi modelljeinkben, de előfordul, ha nincs sok víz és hőhullám van."
Kern szerint az üvegházhatású gázok kibocsátásának előrejelzése az öt forgatókönyv szerint "konzervatív" volt; modelljeik akár 50 százalékos szén-dioxid-mentesítést is lehetővé tesznek 2050-ig, míg a legtöbb nyugati parti állam azt tűzte ki célul, hogy minél előbb jelentősebb változtatásokat hajtson végre.
"A legfontosabb megállapításunk az volt, hogy ahogy a hálózat dekarbonizálódik, továbbra is sebezhető lesz a vízzel és a hővel szemben" - mondta Kern. "Ez egy olyan rendszer, amely nem menekülhet előle."
A „The Effects of Climate Change on Interregional Electricity Market Dynamics on the US West Coast” című tanulmány 2021. december 7-én jelent meg a Föld jövőjében. A többi szerző Kern mellett Joy Hill, David E. Rupp volt. , Nathalie Voisin és Gregory Characklis. A tanulmányt a National Science Foundation INFEWS programja támogatta a 1639268 T2 és 170082 T1 díjakkal.
A második tanulmány, „A technológiai utak segíthetnek abban, hogy az Egyesült Államok nyugati parti hálózata ki legyen téve a hidrometerológiai bizonytalanságnak” 2022. december 28-án jelent meg a Föld jövőjében. A többi szerző Kern mellett Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou és Jannik Haas. A tanulmányt az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Tudományos Hivatala finanszírozta a MultiSector Dynamics, Earth and Environmental System Modeling Program kutatásának részeként, valamint a National Science Foundation INFEWS programjának 1639268-as díját.
