Klimaatverandering kan leiden tot stroomuitval en hogere energiekosten aan de westkust

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Oorspronkelijk gepubliceerd door North Carolina State University.
By Laura Oleniacz

Twee nieuwe onderzoeken onder leiding van een onderzoeker van de North Carolina State University bieden een voorproefje van wat elektriciteitsverbruikers aan de westkust zouden kunnen ervaren in twee verschillende toekomstscenario's: één waarin overmatige hitte als gevolg van klimaatverandering de stroomvoorziening onder druk zet, en één waarin het elektriciteitsnet verschuift naar hernieuwbare energiebronnen energie terwijl het klimaat historische trends volgt. In beide gevallen ontdekten ze dat energiekosten en betrouwbaarheid kwetsbaar blijven voor extreme weersomstandigheden.

"De gevolgen van klimaatverandering en extreme weersomstandigheden op het elektriciteitsnet, meestal in de vorm van droogte en hittegolven, zullen erger worden onder klimaatverandering", zei hij. Jordaan Kern, assistent-professor bosbouw en milieuhulpbronnen bij NC State. "Zelfs als het net aan de westkust van fossiele brandstoffen naar wind en zon gaat, zullen deze extreme weersomstandigheden nog steeds de betrouwbaarheid van het systeem en de prijs van stroom beïnvloeden."

Gepubliceerd in het tijdschrift Earth's Futureprojecteren de twee studies toekomstige vraag en aanbod van stroom onder afzonderlijke scenario's. In de eerste studie, gebruikten onderzoekers computermodellen om de effecten van klimaatverandering op het huidige elektriciteitsnet in Californië en de Pacific Northwest te simuleren. Ze evalueerden de prijs en betrouwbaarheid van het net onder 11 verschillende klimaatscenario's tussen 2030 en 2060, gebruikmakend van meerdere wetenschappelijke modellen voor hoe het klimaat zou veranderen onder een "worstcasescenario" van uitstoot van fossiele brandstoffen, en een ander minder ernstig scenario.

"Het worst-case scenario is de moeite waard om te bekijken, zelfs als er enig bewijs is dat de wereld de uitstoot van fossiele brandstoffen voldoende gaat verminderen om dit te voorkomen", zei Kern.

De onderzoekers ontdekten een groter risico op stroomuitval in de zomer en vroege herfst, grotendeels veroorzaakt door extreme hitte in Californië die een grote vraag naar stroom veroorzaakt terwijl mensen hun huizen koelen. Ze voorspelden dat er tekorten zouden zijn in alle scenario's op één na waarbij klimaatverandering de stroomopwekking in beide regio's tegelijkertijd zou beïnvloeden.

Ze merkten echter op dat deze stroomtekorten relatief zeldzaam zouden blijven. Het maximum in het slechtste geval was 72 uur aan stroomtekorten in de hele westkust gedurende 31 jaar.

"Naarmate het heter en heter en heter wordt en de vraag naar elektriciteit groter wordt, verwachten we dat het elektriciteitsnet zal falen", zei Kern. "Die extreme hittegebeurtenissen zullen veel ernstiger worden."

Extreme hitte in Californië zou ook van invloed zijn op de prijs en het aanbod van stroom in de Pacific Northwest. Historisch gezien hebben de regio's gedeelde macht.

"Als, en dat is een grote 'als', historische uitwisselingen van elektriciteit doorgaan, en Californië heeft een grote vraag naar elektriciteit vanwege warmte, dan zou dit ertoe kunnen leiden dat de Pacific Northwest zonder elektriciteit komt te zitten, omdat ze niet in staat zullen zijn om te voldoen aan hun eigen eis,” zei Kern.

Ze ontdekten ook dat klimaatverandering de Pacific Northwest rechtstreeks zou kunnen beïnvloeden door de levering van waterkracht te beperken, wat elektriciteit is die wordt aangedreven door water. Sneeuw dient als opgeslagen vermogen, dus minder sneeuw of veranderingen in de timing van het smelten van sneeuw verminderen het beschikbare vermogen in de zomer.

De grootste effecten van klimaatverandering op de Pacific Northwest zouden ook in de nazomer of vroege herfst zijn, wanneer het elektriciteitsnet al onder druk staat. Zelfs een kleine afname van de stroom in september als gevolg van klimaatverandering, samen met een toename van de vraag naar stroom in de zomer, zou voldoende zijn om meer tekorten in de Pacific Northwest te veroorzaken. Ze voorspelden echter ook dat tekortgebeurtenissen in de hele westkust als gevolg van klimaateffecten op de Pacific Northwest alleen zeldzaam zullen zijn.

Naast betrouwbaarheidsproblemen ontdekten de onderzoekers ook dat klimaatverandering de prijs van stroom zou verhogen. In het slechtste geval waarin klimaatverandering het aanbod en de vraag naar stroom beïnvloedt in zowel Californië als in de Pacific Northwest, verwachtten ze meer uren waarin de groothandelsprijs van elektriciteit de limiet van $ 1,000 megawatt per uur in Californië bereikt, vooral in de nazomer. De klimaatverandering in Californië zou ook aanzienlijke gevolgen hebben voor de prijzen in de Pacific Northwest.

"Als de prijzen oplopen tot $ 1,000 per megawattuur, luidt het net de alarmbel", zei Kern. "Ze maken elektriciteit zo duur, deels om mensen te stimuleren minder te verbruiken."

In een tweede studie, evalueerden onderzoekers de prijs van stroom tot 2050 met meer hernieuwbare energiebronnen toegevoegd aan het net, in de veronderstelling dat er nog steeds aardgascentrales zouden zijn als back-up. Ze vergeleken vijf scenario's voor elke markt: twee scenario's die de mix van zon en wind varieerden op basis van kosten; één scenario met meer batterijen toegevoegd om stroom op te slaan; een scenario waarin veel mensen elektrische voertuigen adopteren; en de status-quo-trend. Ze beoordeelden de kosten van elektriciteit in deze verschillende systemen gedurende 100 representatieve jaren van zowel normale als extreme weersomstandigheden die zich zouden kunnen voordoen onder historische klimaatomstandigheden - zonder extra klimaatopwarming.

"Met het netwerk aan de westkust weten we bepaalde dingen over hoe het zal presteren, omdat het zo afhankelijk is van waterkracht - dat een droog jaar een slecht jaar is en een nat jaar goed is", zei Kern. "Wat we wilden weten is: als je het elektriciteitsnet in het westen koolstofvrij maakt door elektrische voertuigen, batterijen, zon en wind toe te voegen, verandert dat dan helemaal?"

Zelfs met hernieuwbare energiebronnen ontdekten ze dat extreme droogte en hitte nog steeds de prijsextremen zouden veroorzaken - met "goede" jaren van de laagste prijzen veroorzaakt door milde temperaturen en hoge stroomstromen, en de hoogste prijzen veroorzaakt door extreme hitte of droogte.

"Als je nadenkt over de allerslechtste jaren, zullen die omstandigheden nog steeds worden bepaald door wat die gebeurtenissen vandaag drijft: gebrek aan water of een hittegolf midden in de zomer", zei Kern. "Het toevoegen van hernieuwbare energie verandert niets aan het slechtste of beste jaar, maar het verschuift de zaken in het midden."

In Californië leidde het toekomstscenario met meer windenergie tot de laagste prijzen, gevolgd door zonne-energie. In de Pacific Northwest hadden de scenario's met de meeste wind- en zonne-energie de laagste prijzen. Leveringstekorten zouden het meest voorkomen op het pad met de grootste vraag naar elektrische voertuigen.

"Naarmate het netwerk meer wind- en zonne-energie gebruikt, daalt de prijs omdat het goedkoper is en wordt aardgas verdrongen", zei Kern. “De uitzondering is dat wanneer je een grote vraag naar stroom van elektrische voertuigen hebt, de vraag zo hoog wordt dat het systeem kapot gaat. Het komt vrij zelden voor in onze modellen, maar het gebeurt wanneer er niet veel water is en er een hittegolf is.”

Kern zei dat de reducties die ze voorspelden in de uitstoot van broeikasgassen onder de vijf scenario's "conservatief" waren; hun modellen brengen tot 50% decarbonisatie in kaart tot 2050, terwijl de meeste staten aan de westkust doelen hebben gesteld om sneller substantiële verschuivingen door te voeren.

"Onze belangrijkste bevinding was dat naarmate het elektriciteitsnet koolstofarmer wordt, je nog steeds kwetsbaar blijft voor water en hitte", zei Kern. “Dit is een systeem dat daar niet voor weg kan lopen.”

De studie, "De effecten van klimaatverandering op de dynamiek van de interregionale elektriciteitsmarkt aan de westkust van de VS,”werd online gepubliceerd in Earth's Future op 7 december 2021. Naast Kern waren de andere auteurs Joy Hill, David E. Rupp, Nathalie Voisin en Gregory Characklis. De studie werd ondersteund door het INFEWS-programma van de National Science Foundation onder de prijzen 1639268 T2 en 170082 T1.

De tweede studie, "Technologische trajecten kunnen helpen de blootstelling van het Amerikaanse westkustnet aan hydrometerologische onzekerheid te vergroten," werd online gepubliceerd in Earth's Future op 28 december 2022. Naast Kern zijn de andere auteurs Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou en Jannik Haas. De studie werd gefinancierd door het Amerikaanse Department of Energy Office of Science als onderdeel van onderzoek in het MultiSector Dynamics, Earth and Environmental System Modeling Program en de National Science Foundation INFEWS-programmaprijs 1639268.

Bron:

- "De effecten van klimaatverandering op de dynamiek van de interregionale elektriciteitsmarkt aan de westkust van de VS"
- auteurs: Joy Hill, Jordan Kern, David E. Rupp, Nathalie Voisin en Gregory Characklis
- gepubliceerd online binnen Earth's Future op december 7, 2021.
- DOI: 10.1029/2021EF002400
- "Technologische trajecten kunnen helpen de blootstelling van het Amerikaanse westkustnet aan hydrometerologische onzekerheid te vergroten"
- auteurs: Jacob Wessel, Jordan D. Kren, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou en Jannik Haas
- gepubliceerd online binnen Earth's Future op december 28, 2022.
- DOI: /10.1029/2021EF002187