Klimaændringer kan føre til strømafbrydelser og højere strømomkostninger på vestkysten

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Oprindeligt udgivet af North Carolina State University.
By Laura Oleniacz

To nye undersøgelser ledet af en forsker fra North Carolina State University giver en forsmag på, hvad elforbrugere på vestkysten kan opleve under to forskellige fremtidsscenarier: et hvor overdreven varme på grund af klimaændringer belaster strømforsyningen, og et hvor nettet skifter mod vedvarende energi. energi, mens klimaet følger historiske tendenser. I begge tilfælde fandt de ud af, at strømomkostninger og pålidelighed forbliver sårbare over for ekstremt vejr.

"Konsekvenserne af klimaændringer og ekstreme vejrhændelser på nettet, for det meste i form af tørke og hedebølger, vil blive værre under klimaændringer," sagde Jordan Kern, assisterende professor i skovbrug og miljøressourcer ved NC State. "Selv når vestkystens nettet bevæger sig væk fra fossile brændstoffer mod vind og sol, vil disse ekstreme vejrhændelser stadig påvirke systemets pålidelighed og prisen på strøm."

Offentliggjort i tidsskriftet Jordens fremtid, de to undersøgelser fremskriver fremtidig strømforsyning og -efterspørgsel under separate scenarier. I første undersøgelse, brugte forskere computermodeller til at simulere virkningerne af klimaændringer på det nuværende elnet i Californien og det nordvestlige Stillehav. De evaluerede nettets pris og pålidelighed under 11 forskellige klimascenarier mellem 2030 og 2060 og trak på flere videnskabelige modeller for, hvordan klimaet ville ændre sig under et "worst-case scenarie" af fossile brændstoffer, og et andet mindre alvorligt scenarie.

"Det værst tænkelige scenarie er værd at se på, selvom der er nogle beviser for, at verden vil reducere fossile brændstoffer nok til at undgå det," sagde Kern.

Forskerne fandt større risiko for strømafbrydelser om sommeren og det tidlige efterår, hovedsageligt drevet af ekstrem varme i Californien, der forårsager høj efterspørgsel efter strøm, når folk køler deres hjem. De forventede, at der ville være mangelbegivenheder i alle scenarier undtagen ét, hvor klimaændringer påvirkede elproduktionen i begge regioner samtidigt.

De bemærkede dog, at disse strømsvigt ville forblive relativt sjældne. Det maksimale under det værste tilfælde var 72 timers strømforsyningsmangel på hele vestkysten over 31 år.

"Når det bliver varmere og varmere og varmere, og efterspørgslen efter elektricitet bliver højere, forventer vi, at nettet svigter," sagde Kern. "Disse ekstreme varmebegivenheder vil blive meget mere alvorlige."

Ekstrem varme i Californien vil også påvirke prisen og leveringen af strøm i det nordvestlige Stillehav. Historisk set har regionerne delt magt.

"Hvis, og det er et stort 'hvis', historiske udvekslinger af elektricitet fortsætter, og Californien har en høj efterspørgsel efter elektricitet på grund af varme, kan det få Pacific Northwest til at løbe tør for elektricitet, da de ikke vil være i stand til at opfylde deres eget krav,” sagde Kern.

De fandt også, at klimaændringer kunne påvirke Pacific Northwest direkte ved at begrænse forsyningerne af vandkraft, som er elektricitet drevet af vand. Sne tjener som lagret strøm, så reduktion af sne eller ændringer i tidspunktet for snesmeltning reducerer strøm tilgængelig om sommeren.

De største virkninger af klimaændringer på det nordvestlige Stillehav ville også være i sensommeren eller det tidlige efterår, når nettet allerede er stresset. Selv små fald i strømstrømmen i september forårsaget af klimaændringer, sammen med stigninger i sommerens efterspørgsel efter strøm, ville være nok til at forårsage flere mangelbegivenheder i det nordvestlige Stillehav. Men de forventede også, at underskudsbegivenheder på hele vestkysten på grund af klimapåvirkninger på det nordvestlige Stillehav alene var sjældne.

Ud over spørgsmål om pålidelighed fandt forskerne også, at klimaændringer ville øge prisen på strøm. Under det værste tilfælde, hvor klimaændringer påvirker strømforsyningen og -efterspørgslen i både Californien og i det nordvestlige Stillehav, forventede de flere timer, hvor engrosprisen på elektricitet når grænsen på $1,000 megawatt i timen i Californien, især i sensommeren. Klimaændringer i Californien vil også have betydelig indflydelse på priserne i det nordvestlige Stillehav.

"Når priserne går op til $1,000 per megawatt time, er det nettet, der ringer alarmklokken," sagde Kern. "De gør elektricitet så dyrt, delvist for at tilskynde folk til at forbruge mindre."

I en anden undersøgelse, vurderede forskere prisen på strøm frem til 2050 med flere vedvarende energikilder tilføjet til nettet, mens de antog, at naturgaskraftværker stadig ville være på plads som backup. De sammenlignede fem scenarier for hvert marked: to scenarier, der varierede blandingen af sol og vind efter omkostninger; et scenarie med flere batterier tilføjet for at lagre strøm; et scenario, hvor mange mennesker adopterer elektriske køretøjer; og status quo-tendensen. De vurderede omkostningerne ved elektricitet i disse forskellige systemer under 100 repræsentative år med både normale og ekstreme vejrbegivenheder, der kunne forekomme under historiske klimaforhold - uden yderligere klimaopvarmning.

"Med West Coast-nettet nu ved vi visse ting om, hvordan det vil fungere, fordi det er så afhængigt af vandkraft - at et tørt år er et dårligt, og et vådt år er godt," sagde Kern. "Det, vi ville vide, er: Når du dekarboniserer nettet ude mod vest, tilføjer elektriske køretøjer, batterier, sol og vind, ændrer det sig overhovedet?"

Selv med vedvarende energi, fandt de ud af, at ekstrem tørke og varme stadig ville drive ekstremerne i pris - med "gode" år med de laveste priser drevet af milde temperaturer og høj strømflow, og de højeste priser drevet af ekstrem varme eller tørke.

"Når du tænker på de allerværste år, vil disse forhold stadig være drevet af det, der driver disse begivenheder i dag: mangel på vand eller en hedebølge midt på sommeren," sagde Kern. "At tilføje vedvarende energi ændrer ikke det allerværste eller bedste år, men det flytter på en måde tingene rundt på midten."

I Californien førte fremtidsscenariet med øget vindenergi til de laveste priser, efterfulgt af solenergi. I det nordvestlige Stillehav havde scenarierne med den højeste mængde af både vind og sol de laveste priser. Udbudsmangel vil være hyppigst under den vej, der har den største efterspørgsel efter elektriske køretøjer.

"Efterhånden som nettet bruger mere vind og sol, falder prisen, fordi det er billigere, og det skubber naturgas ud," sagde Kern. "Undtagelsen er, at når du har stor efterspørgsel efter strøm fra elbiler, bliver efterspørgslen så høj, at det bryder systemet. Det er ret sjældent i vores modeller, men det sker, når der ikke er meget vand, og der er en hedebølge.”

Kern sagde, at de reduktioner, som de forventede i drivhusgasemissioner under de fem scenarier, var "konservative." deres modeller viser op til 50 % dekarbonisering frem til 2050, mens de fleste vestkyststater har sat sig mål om at foretage mere væsentlige skift hurtigere.

"Vores vigtigste konstatering var, at når nettet afkarboniseres, vil du stadig stå tilbage med den sårbarhed over for vand og varme," sagde Kern. "Dette er et system, der ikke kan løbe væk fra det."

Studiet, "Effekterne af klimaændringer på interregional elmarkedsdynamik på den amerikanske vestkyst,” blev offentliggjort online i Jordens fremtid den 7. december 2021. Ud over Kern var de andre forfattere Joy Hill, David E. Rupp, Nathalie Voisin og Gregory Characklis. Undersøgelsen blev støttet af National Science Foundation INFEWS-programmet under priserne 1639268 T2 og 170082 T1.

Den anden undersøgelse, "Teknologiske veje kan hjælpe med at drive det amerikanske vestkystnets eksponering for hydrometerologisk usikkerhed," blev offentliggjort online i Jordens fremtid den 28. december 2022. Ud over Kern er de øvrige forfattere Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou og Jannik Haas. Undersøgelsen blev finansieret af US Department of Energy Office of Science som en del af forskning i MultiSector Dynamics, Earth and Environmental System Modeling Program samt National Science Foundation INFEWS-programprisen 1639268.

Kilde:

- "Effekterne af klimaændringer på interregional elmarkedsdynamik på den amerikanske vestkyst"
- Forfattere: Joy Hill, Jordan Kern, David E. Rupp, Nathalie Voisin og Gregory Characklis
- Udgivet online i Jordens fremtid på december 7, 2021.
- DOI: 10.1029/2021EF002400
- "Teknologiske veje kan hjælpe med at drive det amerikanske vestkystnets eksponering for hydrometerologisk usikkerhed"
- Forfattere: Jacob Wessel, Jordan D. Kren, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou og Jannik Haas
- Udgivet online i Jordens fremtid på december 28, 2022.
- DOI: /10.1029/2021EF002187