Zmiany klimatyczne mogą prowadzić do przerw w dostawie prądu i wyższych kosztów energii na zachodnim wybrzeżu

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Pierwotnie opublikowany przez North Carolina State University.
By Laurę Oleniacz

Dwa nowe badania przeprowadzone przez naukowca z North Carolina State University dają podgląd tego, czego mogą doświadczyć konsumenci energii elektrycznej na Zachodnim Wybrzeżu w dwóch różnych przyszłych scenariuszach: jeden, w którym nadmierne ciepło spowodowane zmianami klimatycznymi obciąża dostawy energii, oraz drugi, w którym sieć przesuwa się w kierunku energii odnawialnej energii, podczas gdy klimat podąża za historycznymi trendami. W obu przypadkach stwierdzili, że koszty energii i niezawodność pozostają podatne na ekstremalne warunki pogodowe.

„Wpływ zmian klimatu i ekstremalnych zjawisk pogodowych na sieć, głównie w postaci suszy i fal upałów, będzie się pogarszał w związku ze zmianami klimatycznymi” – powiedział Jordana Kerna, adiunkt leśnictwa i zasobów środowiska w NC State. „Nawet gdy sieć Zachodniego Wybrzeża odchodzi od paliw kopalnych w kierunku wiatru i słońca, te ekstremalne zjawiska pogodowe nadal będą miały wpływ na niezawodność systemu i cenę energii”.

Opublikowano w czasopiśmie Przyszłość Ziemi, oba badania przewidują przyszłą podaż i popyt na energię w ramach oddzielnych scenariuszy. w pierwsze badanie, naukowcy wykorzystali modele komputerowe do symulacji wpływu zmian klimatu na obecną sieć energetyczną w Kalifornii i północno-zachodnim Pacyfiku. Ocenili cenę i niezawodność sieci w ramach 11 różnych scenariuszy klimatycznych między 2030 a 2060 r., opierając się na wielu modelach naukowych zmian klimatu w „najgorszym scenariuszu” emisji z paliw kopalnych i innym, mniej dotkliwym scenariuszu.

„Warto przyjrzeć się najgorszemu scenariuszowi, nawet jeśli istnieją dowody na to, że świat zamierza zredukować emisje paliw kopalnych na tyle, aby tego uniknąć” – powiedział Kern.

Naukowcy odkryli większe ryzyko przerw w dostawie prądu latem i wczesną jesienią, w dużej mierze spowodowane ekstremalnymi upałami w Kalifornii, które powodują wysokie zapotrzebowanie na energię, gdy ludzie chłodzą swoje domy. Przewidywali, że we wszystkich scenariuszach z wyjątkiem jednego wystąpią zdarzenia niedoborowe, w których zmiana klimatu wpłynie na wytwarzanie energii w obu regionach jednocześnie.

Zauważyli jednak, że te niedobory mocy pozostaną stosunkowo rzadkie. Maksimum w najgorszym przypadku wyniosło 72 godziny niedoborów zasilania na całym Zachodnim Wybrzeżu w ciągu 31 lat.

„Gdy robi się coraz goręcej i coraz goręcej, a zapotrzebowanie na energię elektryczną rośnie, spodziewamy się awarii sieci” – powiedział Kern. „Te ekstremalne upały staną się znacznie poważniejsze”.

Ekstremalne upały w Kalifornii wpłynęłyby również na ceny i dostawy energii na północno-zachodnim Pacyfiku. Historycznie rzecz biorąc, regiony dzieliły władzę.

„Jeśli, i to jest duże„ jeśli ”, historyczne wymiany energii elektrycznej będą kontynuowane, a Kalifornia będzie miała duże zapotrzebowanie na energię elektryczną z powodu ciepła, może to spowodować, że na północno-zachodnim Pacyfiku zabraknie energii elektrycznej, ponieważ nie będą w stanie sprostać ich własne żądanie” – powiedział Kern.

Odkryli również, że zmiana klimatu może bezpośrednio wpłynąć na północno-zachodni Pacyfik, ograniczając dostawy energii wodnej, czyli energii elektrycznej zasilanej wodą. Śnieg służy jako zmagazynowana energia, więc zmniejszenie ilości śniegu lub zmiany w czasie topnienia śniegu zmniejszają moc dostępną latem.

Największe skutki zmian klimatycznych na północno-zachodnim Pacyfiku wystąpią również późnym latem lub wczesną jesienią, kiedy sieć jest już obciążona. Nawet niewielkie spadki przepływu we wrześniu spowodowane zmianami klimatycznymi, wraz ze wzrostem letniego zapotrzebowania na energię, wystarczyłyby, aby spowodować więcej niedoborów na północno-zachodnim Pacyfiku. Jednak przewidywali również, że zdarzenia związane z niedoborami na całym Zachodnim Wybrzeżu z powodu wpływu klimatu na sam północno-zachodni Pacyfik będą rzadkie.

Oprócz kwestii niezawodności naukowcy odkryli również, że zmiana klimatu zwiększy cenę energii. W najgorszym przypadku, w którym zmiana klimatu wpływa na podaż i popyt na energię zarówno w Kalifornii, jak i na północno-zachodnim Pacyfiku, spodziewali się więcej godzin, w których hurtowa cena energii elektrycznej osiągnie pułap 1,000 megawatów za godzinę w Kalifornii, zwłaszcza późnym latem. Zmiany klimatu w Kalifornii miałyby również znaczący wpływ na ceny na północno-zachodnim Pacyfiku.

„Kiedy ceny wzrastają do 1,000 USD za megawatogodzinę, oznacza to, że sieć dzwoni na alarm” – powiedział Kern. „Podwyższają ceny energii elektrycznej, częściowo po to, aby zachęcić ludzi do mniejszego zużycia”.

W drugie badanie, naukowcy oszacowali cenę energii do 2050 r. z większą liczbą odnawialnych źródeł energii dodanych do sieci, przy założeniu, że elektrownie gazowe nadal będą działać jako rezerwa. Porównali pięć scenariuszy dla każdego rynku: dwa scenariusze różnicujące mieszankę energii słonecznej i wiatrowej pod względem kosztów; jeden scenariusz z większą liczbą akumulatorów dodanych do przechowywania energii; scenariusz, w którym wiele osób przyjmuje pojazdy elektryczne; i trend status quo. Ocenili koszt energii elektrycznej w tych różnych systemach w ciągu 100 reprezentatywnych lat zarówno normalnych, jak i ekstremalnych zjawisk pogodowych, które mogą wystąpić w historycznych warunkach klimatycznych – bez dodatkowego ocieplenia klimatu.

„Dzięki sieci na Zachodnim Wybrzeżu wiemy już pewne rzeczy na temat jej działania, ponieważ tak bardzo opiera się ona na energii wodnej – suchy rok jest zły, a mokry rok dobry” – powiedział Kern. „Chcieliśmy wiedzieć, czy kiedy dekarbonizujesz sieć na Zachodzie, dodając pojazdy elektryczne, baterie, energię słoneczną i wiatrową, czy to się w ogóle zmienia?”

Nawet w przypadku odnawialnych źródeł energii stwierdzili, że ekstremalne susze i upały nadal powodowałyby ekstremalne ceny – z „dobrymi” latami najniższych cen spowodowanych łagodnymi temperaturami i wysokim przepływem, a najwyższe ceny spowodowane ekstremalnymi upałami lub suszą.

„Kiedy myślisz o najgorszych latach, te warunki nadal będą napędzane tym, co napędza te wydarzenia dzisiaj: brakiem wody lub falą upałów w środku lata” – powiedział Kern. „Dodanie energii odnawialnej nie zmienia najgorszego lub najlepszego roku, ale w pewnym sensie przesuwa sytuację w środku”.

W Kalifornii przyszły scenariusz ze zwiększoną energią wiatrową doprowadził do najniższych cen, a następnie energia słoneczna. Na północno-zachodnim Pacyfiku scenariusze z największą ilością zarówno wiatru, jak i słońca miały najniższe ceny. Niedobory podaży występowałyby najczęściej na ścieżce o największym popycie na pojazdy elektryczne.

„Ponieważ sieć wykorzystuje więcej energii wiatrowej i słonecznej, cena spada, ponieważ jest tańsza i wypiera gaz ziemny” – powiedział Kern. „Wyjątkiem jest to, że gdy masz duże zapotrzebowanie na moc ze strony pojazdów elektrycznych, zapotrzebowanie jest tak wysokie, że psuje system. Jest to dość rzadkie w naszych modelach, ale zdarza się, gdy nie ma dużo wody i jest fala upałów”.

Kern powiedział, że przewidywane przez nich redukcje emisji gazów cieplarnianych w ramach pięciu scenariuszy były „konserwatywne”; ich modele wskazują na dekarbonizację do 50% do 2050 r., podczas gdy większość stanów Zachodniego Wybrzeża postawiła sobie za cel szybsze dokonanie bardziej znaczących zmian.

„Naszym kluczowym odkryciem było to, że w miarę dekarbonizacji sieci nadal pozostaniesz z tą podatnością na wodę i ciepło” – powiedział Kern. „To jest system, od którego nie można uciec”.

Badania, "Wpływ zmian klimatu na międzyregionalną dynamikę rynku energii elektrycznej na zachodnim wybrzeżu USA,” została opublikowana w Internecie w Przyszłość Ziemi 7 grudnia 2021 r. Oprócz Kerna innymi autorami byli Joy Hill, David E. Rupp, Nathalie Voisin i Gregory Characklis. Badanie było wspierane przez program INFEWS Narodowej Fundacji Nauki w ramach nagród 1639268 T2 i 170082 T1.

Drugie badanie, „Ścieżki technologiczne mogą pomóc w narażeniu sieci zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych na niepewność hydrometrologiczną” została opublikowana w Internecie w Przyszłość Ziemi 28 grudnia 2022 r. Oprócz Kerna, inni autorzy to Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou i Jannik Haas. Badanie zostało sfinansowane przez Biuro Naukowe Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych w ramach badań w ramach programu MultiSector Dynamics, Earth and Environmental System Modeling Program oraz nagrody programu National Science Foundation INFEWS 1639268.

Źródło:

- „Wpływ zmian klimatu na międzyregionalną dynamikę rynku energii elektrycznej na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych”
- Dla autorów : Joy Hill, Jordan Kern, David E. Rupp, Nathalie Voisin i Gregory Characklis
- Opublikowany online w Przyszłość Ziemi w grudniu 7, 2021.
- DOI: 10.1029/2021EF002400
- „Ścieżki technologiczne mogą pomóc w narażeniu sieci zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych na niepewność hydrometrologiczną”
- Dla autorów : Jacob Wessel, Jordan D. Kren, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou i Jannik Haas
- Opublikowany online w Przyszłość Ziemi w grudniu 28, 2022.
- DOI: /10.1029/2021EF002187