El cambio climático podría provocar apagones y mayores costos de energía en la costa oeste

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Originalmente publicado por Universidad Estatal de Carolina del Norte.
By Laura Oleniacz

Dos nuevos estudios dirigidos por un investigador de la Universidad Estatal de Carolina del Norte ofrecen una vista previa de lo que los consumidores de electricidad en la costa oeste podrían experimentar en dos escenarios futuros diferentes: uno donde el calor excesivo debido al cambio climático agota los suministros de energía y otro donde la red cambia hacia renovables energía mientras que el clima sigue tendencias históricas. En ambos casos, encontraron que los costos y la confiabilidad de la energía siguen siendo vulnerables al clima extremo.

“Los impactos del cambio climático y los eventos climáticos extremos en la red, principalmente en forma de sequía y olas de calor, empeorarán con el cambio climático”, dijo jordán kern, profesor asistente de silvicultura y recursos ambientales en NC State. “Incluso a medida que la red de la costa oeste se aleja de los combustibles fósiles hacia la energía eólica y solar, estos eventos climáticos extremos seguirán afectando la confiabilidad del sistema y el precio de la energía”.

Publicado en la revista El futuro de la tierra, los dos estudios proyectan el suministro y la demanda de energía en el futuro bajo escenarios separados. En el primer estudio, los investigadores utilizaron modelos informáticos para simular los impactos del cambio climático en la red eléctrica actual de California y el noroeste del Pacífico. Evaluaron el precio y la confiabilidad de la red en 11 escenarios climáticos diferentes entre 2030 y 2060, basándose en múltiples modelos científicos sobre cómo cambiaría el clima en el "peor escenario" de emisiones de combustibles fósiles y otro escenario menos severo.

“Vale la pena considerar el peor de los casos incluso si hay alguna evidencia de que el mundo va a reducir las emisiones de combustibles fósiles lo suficiente como para evitarlo”, dijo Kern.

Los investigadores encontraron un mayor riesgo de cortes de energía en el verano y principios del otoño, en gran parte debido al calor extremo en California que provoca una gran demanda de energía a medida que las personas enfrían sus hogares. Proyectaron que habría eventos de déficit en todos los escenarios, excepto en uno, donde el cambio climático afectó la generación de energía en ambas regiones simultáneamente.

Sin embargo, señalaron que estos déficits de energía seguirían siendo relativamente raros. El máximo en el peor de los casos fue de 72 horas de escasez de suministro de energía en toda la costa oeste durante 31 años.

“A medida que hace más y más calor y la demanda de electricidad aumenta, esperamos que la red falle”, dijo Kern. “Esos eventos de calor extremo se volverán mucho más severos”.

El calor extremo en California también afectaría el precio y el suministro de energía en el noroeste del Pacífico. Históricamente, las regiones han compartido el poder.

“Si, y ese es un gran 'si', los intercambios históricos de electricidad continúan, y California tiene una gran demanda de electricidad debido al calor, podría causar que el Noroeste del Pacífico se quede sin electricidad, ya que no podrán satisfacer su propia demanda”, dijo Kern.

También descubrieron que el cambio climático podría afectar directamente al noroeste del Pacífico al limitar el suministro de energía hidroeléctrica, que es electricidad alimentada por agua. La nieve sirve como energía almacenada, por lo que las reducciones en la nieve o los cambios en el momento del deshielo reducen la energía disponible en verano.

Los mayores efectos del cambio climático en el noroeste del Pacífico también se producirían a fines del verano o principios del otoño, cuando la red ya está estresada. Incluso pequeñas disminuciones en el flujo de agua en septiembre causadas por el cambio climático, junto con aumentos en la demanda de energía durante el verano, serían suficientes para causar más eventos de escasez en el noroeste del Pacífico. Sin embargo, también proyectaron que los eventos de déficit en toda la costa oeste debido a los impactos climáticos solo en el noroeste del Pacífico serían raros.

Además de los problemas de confiabilidad, los investigadores también encontraron que el cambio climático aumentaría el precio de la energía. En el peor de los casos, donde el cambio climático afecta el suministro y la demanda de energía tanto en California como en el noroeste del Pacífico, esperaban más horas en las que el precio mayorista de la electricidad alcanzara el tope de $1,000 megavatios por hora en California, especialmente a fines del verano. El cambio climático en California también tendría un impacto significativo en los precios en el noroeste del Pacífico.

“Cuando los precios suben a $ 1,000 por megavatio hora, esa es la red eléctrica que suena la alarma”, dijo Kern. “Están encareciendo tanto la electricidad en parte para incentivar a las personas a consumir menos”.

En un segundo estudio, los investigadores evaluaron el precio de la energía hasta 2050 con más fuentes de energía renovable añadidas a la red, suponiendo que las plantas de energía de gas natural seguirían funcionando como respaldo. Compararon cinco escenarios para cada mercado: dos escenarios que variaban la combinación de energía solar y eólica por costo; un escenario con más baterías agregadas para almacenar energía; un escenario en el que muchas personas están adoptando vehículos eléctricos; y la tendencia del statu quo. Evaluaron el costo de la electricidad en estos diferentes sistemas en 100 años representativos de eventos climáticos normales y extremos que podrían ocurrir en condiciones climáticas históricas, sin un calentamiento climático adicional.

“Con la red de la costa oeste ahora, sabemos ciertas cosas sobre cómo funcionará porque depende tanto de la energía hidroeléctrica, que un año seco es malo y un año húmedo es bueno”, dijo Kern. “Lo que queríamos saber es: a medida que descarboniza la red en el oeste, agregando vehículos eléctricos, baterías, energía solar y eólica, ¿eso cambia en absoluto?”

Incluso con las energías renovables, encontraron que la sequía extrema y el calor seguirían impulsando los precios extremos, con años "buenos" de los precios más bajos impulsados por temperaturas suaves y un alto flujo de agua, y los precios más altos impulsados por el calor extremo o la sequía.

“Cuando piensas en los peores años, esas condiciones seguirán siendo impulsadas por lo que impulsa esos eventos hoy: falta de agua o una ola de calor en medio del verano”, dijo Kern. “Agregar energía renovable no cambia el peor o el mejor año, pero cambia las cosas en el medio”.

En California, el escenario futuro con mayor energía eólica llevó a los precios más bajos, seguido de la solar. En el noroeste del Pacífico, los escenarios con la mayor cantidad de energía eólica y solar tenían los precios más bajos. Los déficits de suministro serían más frecuentes en la ruta con mayor demanda de vehículos eléctricos.

“A medida que la red usa más energía eólica y solar, el precio baja porque es menos costoso y expulsa el gas natural”, dijo Kern. “La excepción es que cuando tienes una gran demanda de energía de los vehículos eléctricos, la demanda es tan alta que rompe el sistema. Es bastante raro en nuestros modelos, pero sucede cuando no hay mucha agua y hay una ola de calor”.

Kern dijo que las reducciones que proyectaron en las emisiones de gases de efecto invernadero en los cinco escenarios fueron "conservadoras"; sus modelos trazan hasta un 50 % de descarbonización hasta 2050, mientras que la mayoría de los estados de la costa oeste han establecido objetivos para realizar cambios más sustanciales antes.

“Nuestro hallazgo clave fue que a medida que la red se descarboniza, aún quedará esa vulnerabilidad al agua y al calor”, dijo Kern. “Este es un sistema que no puede huir de eso”.

El estudio, "Los efectos del cambio climático en la dinámica del mercado eléctrico interregional en la costa oeste de EE. UU.,” fue publicado en línea en El futuro de la tierra el 7 de diciembre de 2021. Además de Kern, los otros autores fueron Joy Hill, David E. Rupp, Nathalie Voisin y Gregory Characklis. El estudio fue apoyado por el programa INFEWS de la Fundación Nacional de Ciencias bajo los premios 1639268 T2 y 170082 T1.

El segundo estudio, “Las vías tecnológicas podrían ayudar a impulsar la exposición de la red de la costa oeste de EE. UU. a la incertidumbre hidrometeorológica”, fue publicado en línea en El futuro de la tierra el 28 de diciembre de 2022. Además de Kern, los otros autores incluyen a Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou y Jannik Haas. El estudio fue financiado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. como parte de la investigación en el Programa de Modelado de Sistemas Ambientales, Terrestres y de Dinámica Multisectorial, así como el premio 1639268 del programa INFEWS de la Fundación Nacional de Ciencias.

Fuente:

- “Los efectos del cambio climático en la dinámica del mercado eléctrico interregional en la costa oeste de EE. UU.”
- Escritores: Joy Hill, Jordan Kern, David E. Rupp, Nathalie Voisin y Gregory Characklis
- Publicado en línea en El futuro de la tierra En diciembre 7, 2021.
- DOI: 10.1029 / 2021EF002400
- “Las vías tecnológicas podrían ayudar a impulsar la exposición de la red de la costa oeste de EE. UU. a la incertidumbre hidrometeorológica”
- Escritores: Jacob Wessel, Jordan D. Kren, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou y Jannik Haas
- Publicado en línea en El futuro de la tierra En diciembre 28, 2022.
- DOI: /10.1029/2021EF002187