Ilmastonmuutos voi johtaa sähkökatkoihin ja korkeampiin sähkökustannuksiin länsirannikolla

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Alkuperäinen julkaisija North Carolina State University.
By Laura Oleniacz

Kaksi uutta North Carolina State Universityn tutkijan johtamaa tutkimusta tarjoavat esikatselun siitä, mitä sähkönkuluttajat voisivat kokea länsirannikolla kahdessa eri tulevaisuuden skenaariossa: toisessa, jossa ilmastonmuutoksen aiheuttama liiallinen lämpö rasittaa virtalähteitä, ja toinen, jossa verkko siirtyy kohti uusiutuvaa energiaa. energiaa, kun taas ilmasto seuraa historiallisia trendejä. Molemmissa tapauksissa he havaitsivat, että sähkökustannukset ja luotettavuus ovat edelleen haavoittuvia äärimmäisille sääolosuhteille.

"Ilmastonmuutoksen ja äärimmäisten sääilmiöiden vaikutukset verkkoon, lähinnä kuivuuden ja helleaaltojen muodossa, pahenevat ilmastonmuutoksen myötä", sanoi Jordan Kern, metsätalouden ja ympäristöresurssien apulaisprofessori NC Statessa. "Vaikka länsirannikon verkko siirtyy pois fossiilisista polttoaineista kohti tuulta ja aurinkoa, nämä äärimmäiset sääilmiöt vaikuttavat edelleen järjestelmän luotettavuuteen ja sähkön hintaan."

Julkaistu lehdessä Maan tulevaisuuskahdessa tutkimuksessa ennakoidaan tulevaa sähkön tarjontaa ja kysyntää erillisissä skenaarioissa. Vuonna ensimmäinen tutkimus, tutkijat käyttivät tietokonemalleja simuloidakseen ilmastonmuutoksen vaikutuksia nykyiseen sähköverkkoon Kaliforniassa ja Tyynenmeren luoteisosassa. He arvioivat verkon hintaa ja luotettavuutta 11 eri ilmastoskenaariossa vuosina 2030–2060 hyödyntäen useita tieteellisiä malleja siitä, miten ilmasto muuttuisi fossiilisten polttoaineiden päästöjen "pahimmassa mahdollisessa skenaariossa" ja toisessa vähemmän vakavassa skenaariossa.

"Pahinta skenaariota kannattaa tarkastella, vaikka on todisteita siitä, että maailma aikoo vähentää fossiilisten polttoaineiden päästöjä tarpeeksi välttääkseen sen", Kern sanoi.

Tutkijat havaitsivat suuren sähkökatkosten riskin kesällä ja alkusyksystä, mikä johtuu suurelta osin Kalifornian äärimmäisestä kuumuudesta, joka aiheuttaa suurta sähkön tarvetta ihmisten viilentäessä kotejaan. He ennustivat, että alijäämätapahtumia esiintyisi kaikissa paitsi yhtä skenaariossa, jossa ilmastonmuutos vaikutti sähköntuotantoon molemmilla alueilla samanaikaisesti.

He huomauttivat kuitenkin, että nämä tehovajeet jäävät suhteellisen harvinaisiksi. Enimmäisarvo pahimmassa tapauksessa oli 72 tuntia länsirannikon laajuista virtapulasta 31 vuoden aikana.

"Kun se kuumenee ja kuumenee ja kuumenee ja sähkön kysyntä kasvaa, odotamme verkon epäonnistuvan", Kern sanoi. "Näistä äärimmäisistä lämpötapahtumista tulee paljon vakavampia."

Äärimmäinen lämpö Kaliforniassa vaikuttaisi myös sähkön hintaan ja tarjontaan Tyynenmeren luoteisosassa. Alueilla on historiallisesti jaettu valta.

"Jos historiallinen sähkönvaihto jatkuu, ja se on suuri "jos" ja Kaliforniassa on suuri sähkön kysyntä lämmön vuoksi, se voi aiheuttaa Tyynenmeren luoteisosan sähkön loppumisen, koska ne eivät pysty vastaamaan oman vaatimuksensa", Kern sanoi.

He havaitsivat myös, että ilmastonmuutos voi vaikuttaa suoraan Tyynenmeren luoteeseen rajoittamalla vesivoiman, joka on vedellä toimivaa sähköä, toimituksia. Lumi toimii varastoituna tehona, joten lumen väheneminen tai lumen sulamisajan muutokset vähentävät kesällä käytettävissä olevaa tehoa.

Ilmastonmuutoksen suurimmat vaikutukset Tyynenmeren luoteeseen olisivat myös loppukesällä tai alkusyksystä, jolloin verkko on jo jännittynyt. Jopa pienet ilmastonmuutoksen aiheuttamat virtaaman laskut syyskuussa sekä kesän sähköntarpeen lisääntyminen riittäisivät aiheuttamaan lisää alijäämätapahtumia Tyynenmeren luoteisosassa. He kuitenkin ennustivat myös länsirannikon laajuiset vajetapahtumat, jotka johtuivat ilmastovaikutuksista pelkästään Tyynenmeren luoteisosassa, olevan harvinaisia.

Luotettavuusongelmien lisäksi tutkijat havaitsivat myös ilmastonmuutoksen nostavan sähkön hintaa. Pahimmassa tapauksessa, jossa ilmastonmuutos vaikuttaa sähkön tarjontaan ja kysyntään sekä Kaliforniassa että Tyynenmeren luoteisosassa, he odottivat lisää tunteja, jolloin sähkön tukkuhinta saavuttaa Kaliforniassa 1,000 XNUMX megawattia tunnissa, etenkin loppukesällä. Kalifornian ilmastonmuutoksella olisi myös merkittävä vaikutus hintoihin Tyynenmeren luoteisosassa.

"Kun hinnat nousevat 1,000 XNUMX dollariin megawattitunnilta, se on verkko, joka soi hälytyskelloa", Kern sanoi. "He tekevät sähköstä niin kallista osittain kannustaakseen ihmisiä kuluttamaan vähemmän."

Jonkin sisällä toinen tutkimus, tutkijat arvioivat sähkön hintaa vuoteen 2050 mennessä lisäämällä verkkoon uusiutuvia energialähteitä, mutta olettaen, että maakaasuvoimalat olisivat edelleen paikallaan varavoimana. He vertasivat viittä skenaariota kullekin markkinoille: kaksi skenaariota, jotka vaihtelivat aurinko- ja tuulivoiman yhdistelmää kustannusten mukaan; yksi skenaario, jossa lisää akkuja varastoimaan virtaa; skenaario, jossa monet ihmiset ottavat käyttöön sähköajoneuvoja; ja status quo -trendi. He arvioivat sähkön hintaa näissä eri järjestelmissä alle 100 vuoden ajalta sekä normaaleista että äärimmäisistä sääilmiöistä, joita voisi tapahtua historiallisissa ilmasto-olosuhteissa – ilman ylimääräistä ilmaston lämpenemistä.

"Länsirannikon sähköverkossa nyt tiedämme tiettyjä asioita sen toimivuudesta, koska se on niin paljon vesivoiman varassa - että kuiva vuosi on huono ja kostea vuosi hyvä", Kern sanoi. "Halusimme tietää: kun vähennät sähköverkon hiilestä lännessä lisäämällä sähköajoneuvoja, akkuja, aurinkoa ja tuulivoimaa, muuttuuko se ollenkaan?"

He havaitsivat jopa uusiutuvien energialähteiden kohdalla äärimmäisen kuivuuden ja kuumuuden ohjaavan silti äärimmäisyyksiin hinnoissa – "hyvinä" vuosina alhaisimpien hintojen taustalla leudot lämpötilat ja korkea virtaus ja korkeimmat hinnat äärimmäisen kuumuuden tai kuivuuden vuoksi.

"Kun ajattelee pahimpia vuosia, niitä olosuhteita ohjaa edelleen se, mikä näitä tapahtumia ohjaa tänään: veden puute tai helleaalto keskellä kesää", Kern sanoi. "Uusiutuvan energian lisääminen ei muuta pahinta tai parasta vuotta, mutta se siirtää asioita tavallaan puoliväliin."

Kaliforniassa tulevaisuuden skenaario lisääntyneen tuulienergian kanssa johti alhaisimpaan hintaan, jota seurasi aurinko. Tyynenmeren luoteisosassa skenaariot, joissa sekä tuuli että aurinko olivat eniten, olivat halvimmat. Tarjontavajeet olisivat yleisimpiä sähköajoneuvojen suurimman kysynnän alla.

"Koska verkko käyttää enemmän tuulta ja aurinkoa, hinta laskee, koska se on halvempaa ja se työntää maakaasua", Kern sanoi. ”Poikkeuksena on, että kun sähköautojen tehon tarve on suuri, kysyntä kasvaa niin suureksi, että se rikkoo järjestelmän. Se on melko harvinaista malleissamme, mutta se tapahtuu, kun vettä ei ole paljon ja on helleaalto.

Kern sanoi, että kasvihuonekaasupäästöjen vähennykset viiden skenaarion mukaan olivat "konservatiivisia". Niiden mallien hiilidioksidipäästöt ovat jopa 50 % vuoteen 2050 mennessä, kun taas useimmat länsirannikon osavaltiot ovat asettaneet tavoitteensa tehdä suurempia muutoksia aikaisemmin.

"Tärkein havaintomme oli, että kun verkko dekarbonoituu, jäät edelleen alttiiksi vedelle ja lämmölle", Kern sanoi. "Tämä on järjestelmä, joka ei voi paeta sitä."

Tutkimus, "Ilmastonmuutoksen vaikutukset alueiden väliseen sähkömarkkinoiden dynamiikkaan Yhdysvaltain länsirannikolla,” julkaistiin verkossa vuonna Maan tulevaisuus 7. joulukuuta 2021. Kernin lisäksi muita kirjoittajia olivat Joy Hill, David E. Rupp, Nathalie Voisin ja Gregory Characklis. Tutkimusta tuki National Science Foundation INFEWS -ohjelma palkinnoilla 1639268 T2 ja 170082 T1.

Toinen tutkimus, "Teknologiapolut voisivat auttaa vähentämään Yhdysvaltain länsirannikon verkon altistumista hydrometerologiselle epävarmuudelle," julkaistu verkossa vuonna Maan tulevaisuus 28. Kernin lisäksi muita kirjoittajia ovat Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou ja Jannik Haas. Tutkimuksen rahoitti Yhdysvaltain energiaministeriön tiedetoimisto osana tutkimusta MultiSector Dynamics, Earth and Environmental System Modeling Programme -ohjelmassa sekä National Science Foundationin INFEWS-ohjelman palkinto 2022.

Lähde:

- "Ilmastonmuutoksen vaikutukset alueiden väliseen sähkömarkkinoiden dynamiikkaan Yhdysvaltain länsirannikolla"
- Tekijät: Joy Hill, Jordan Kern, David E. Rupp, Nathalie Voisin ja Gregory Characklis
- Julkaistu verkossa sisään Maan tulevaisuus joulukuussa 7, 2021.
- DOI: 10.1029/2021EF002400
- "Teknologiapolut voivat auttaa ohjaamaan Yhdysvaltain länsirannikon verkon altistumista hydrometerologiselle epävarmuudelle"
- Tekijät: Jacob Wessel, Jordan D. Kren, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou ja Jannik Haas
- Julkaistu verkossa sisään Maan tulevaisuus joulukuussa 28, 2022.
- DOI: /10.1029/2021EF002187