การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจนำไปสู่การไฟฟ้าดับและต้นทุนพลังงานที่สูงขึ้นบนชายฝั่งตะวันตก

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

เผยแพร่ครั้งแรกโดย มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนา.
By ลอร่า โอเลนิอัซ

งานวิจัยใหม่สองชิ้นที่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ธแคโรไลนาได้นำเสนอตัวอย่างว่าผู้ใช้ไฟฟ้าบนชายฝั่งตะวันตกอาจประสบกับปัญหาอะไรบ้างภายใต้สถานการณ์ในอนาคตที่แตกต่างกันสองสถานการณ์: ที่หนึ่งที่ความร้อนมากเกินไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้เกิดความเครียดจากแหล่งจ่ายไฟ และอีกเรื่องหนึ่งที่กริดเปลี่ยนไปใช้พลังงานหมุนเวียน พลังงานในขณะที่สภาพอากาศเป็นไปตามแนวโน้มทางประวัติศาสตร์ ในทั้งสองกรณี พวกเขาพบว่าต้นทุนด้านพลังงานและความน่าเชื่อถือยังคงมีความเสี่ยงต่อสภาพอากาศที่รุนแรง

“ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วบนกริด ส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบของภัยแล้งและคลื่นความร้อน จะเลวร้ายลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” กล่าว จอร์แดน เคอร์นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านทรัพยากรป่าไม้และสิ่งแวดล้อม NC State “แม้ในขณะที่กริดของชายฝั่งตะวันตกเคลื่อนตัวออกจากเชื้อเพลิงฟอสซิลไปสู่ลมและสุริยะ เหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วเหล่านี้ยังคงส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือของระบบและราคาของพลังงาน”

ตีพิมพ์ในวารสาร อนาคตของโลก, การศึกษาทั้งสองโครงการจัดหาพลังงานในอนาคตและอุปสงค์ภายใต้สถานการณ์ที่แยกจากกัน ใน การศึกษาครั้งแรกนักวิจัยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อจำลองผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อโครงข่ายไฟฟ้าในปัจจุบันในแคลิฟอร์เนียและแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ พวกเขาประเมินราคาและความน่าเชื่อถือของกริดภายใต้สถานการณ์สภาพอากาศที่แตกต่างกัน 11 สถานการณ์ระหว่างปี 2030 ถึง พ.ศ. 2060 โดยใช้แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์หลายแบบว่าสภาพอากาศจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรภายใต้ "สถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด" ของการปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิลและสถานการณ์อื่นที่รุนแรงน้อยกว่า

"สถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดควรค่าแก่การดูแม้ว่าจะมีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าโลกกำลังจะลดการปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิลให้มากพอที่จะหลีกเลี่ยงได้" เคอร์นกล่าว

นักวิจัยพบว่ามีความเสี่ยงที่ไฟฟ้าจะดับในฤดูร้อนและต้นฤดูใบไม้ร่วงมากขึ้น ซึ่งส่วนใหญ่ได้รับแรงหนุนจากความร้อนจัดในแคลิฟอร์เนียซึ่งทำให้มีความต้องการพลังงานสูงในขณะที่ผู้คนทำให้บ้านเย็นลง พวกเขาคาดการณ์ว่าจะมีเหตุการณ์ขาดแคลนในทุกสถานการณ์ยกเว้นสถานการณ์หนึ่งที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศส่งผลกระทบต่อการผลิตไฟฟ้าในทั้งสองภูมิภาคพร้อมกัน

อย่างไรก็ตาม พวกเขาสังเกตเห็นว่าการขาดแคลนพลังงานเหล่านี้ยังคงมีอยู่ค่อนข้างน้อย ค่าสูงสุดในกรณีที่เลวร้ายที่สุดคือ 72 ชั่วโมงของการขาดแคลนแหล่งจ่ายไฟทั่วทั้งชายฝั่งตะวันตกตลอด 31 ปี

“ในขณะที่มันร้อนขึ้น ร้อนขึ้นเรื่อยๆ และความต้องการใช้ไฟฟ้าก็เพิ่มสูงขึ้น เราคาดว่าโครงข่ายไฟฟ้าจะล้มเหลว” Kern กล่าว “เหตุการณ์ความร้อนจัดเหล่านั้นจะรุนแรงขึ้นมาก”

ความร้อนจัดในแคลิฟอร์เนียยังส่งผลกระทบต่อราคาและอุปทานพลังงานในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนืออีกด้วย ในอดีต ภูมิภาคต่าง ๆ มีอำนาจร่วมกัน

“ถ้า และนั่นคือ 'ถ้า' ที่ยิ่งใหญ่ การแลกเปลี่ยนไฟฟ้าครั้งประวัติศาสตร์ยังดำเนินต่อไป และแคลิฟอร์เนียมีความต้องการไฟฟ้าสูงเนื่องจากความร้อน อาจทำให้ไฟฟ้าในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือหมด เนื่องจากพวกเขาไม่สามารถพบกันได้ ความต้องการของพวกเขาเอง” เคอร์นกล่าว

พวกเขายังพบว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจส่งผลกระทบโดยตรงต่อแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือโดยการจำกัดการจ่ายไฟฟ้าพลังน้ำ ซึ่งเป็นไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนโดยน้ำ หิมะทำหน้าที่เป็นพลังงานสะสม ดังนั้นการลดลงของหิมะหรือการเปลี่ยนแปลงของเวลาของหิมะละลายจะลดพลังงานที่มีอยู่ในฤดูร้อน

ผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือก็จะเกิดขึ้นในช่วงปลายฤดูร้อนหรือต้นฤดูใบไม้ร่วงเมื่อกริดเครียดแล้ว แม้แต่กระแสน้ำที่ลดลงเล็กน้อยในเดือนกันยายนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศพร้อมกับความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นในฤดูร้อน ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดเหตุการณ์ขาดแคลนมากขึ้นในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังคาดการณ์เหตุการณ์การขาดแคลนทั่วทั้งชายฝั่งตะวันตกอันเนื่องมาจากผลกระทบด้านสภาพอากาศในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือเพียงแห่งเดียวที่หาได้ยาก

นอกจากประเด็นเรื่องความน่าเชื่อถือแล้ว นักวิจัยยังพบว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะทำให้ราคาพลังงานสูงขึ้น ภายใต้กรณีที่เลวร้ายที่สุดที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศส่งผลกระทบต่ออุปทานและอุปสงค์ในทั้งแคลิฟอร์เนียและแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ พวกเขาคาดว่าจะมีชั่วโมงมากขึ้นซึ่งราคาขายส่งไฟฟ้าถึงขีดสูงสุด 1,000 เมกะวัตต์ต่อชั่วโมงในแคลิฟอร์เนีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงปลายฤดูร้อน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในแคลิฟอร์เนียจะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อราคาในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ

“เมื่อราคาสูงถึง 1,000 ดอลลาร์ต่อเมกะวัตต์ชั่วโมง นั่นคือกริดที่ส่งเสียงกริ่งเตือน” Kern กล่าว “พวกเขากำลังทำไฟฟ้าแพงอยู่ส่วนหนึ่งเพื่อจูงใจให้คนใช้น้อยลง”

ใน การศึกษาที่สองนักวิจัยประเมินราคาพลังงานจนถึงปี 2050 โดยเพิ่มแหล่งพลังงานหมุนเวียนมากขึ้นในกริด ขณะที่สมมติว่าโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติยังคงใช้เป็นพลังงานสำรอง พวกเขาเปรียบเทียบห้าสถานการณ์สำหรับแต่ละตลาด: สองสถานการณ์ที่เปลี่ยนแปลงการผสมผสานของแสงอาทิตย์และลมด้วยต้นทุน สถานการณ์หนึ่งที่มีแบตเตอรี่เพิ่มมากขึ้นเพื่อเก็บพลังงาน สถานการณ์ที่ผู้คนจำนวนมากใช้ยานพาหนะไฟฟ้า และแนวโน้มสภาพที่เป็นอยู่ พวกเขาประเมินค่าไฟฟ้าในระบบต่าง ๆ เหล่านี้ภายใต้ 100 ปีที่เป็นตัวแทนของเหตุการณ์สภาพอากาศปกติและรุนแรงที่อาจเกิดขึ้นภายใต้สภาพอากาศในอดีต - โดยไม่มีภาวะโลกร้อนเพิ่มเติม

“ด้วยโครงข่ายไฟฟ้าฝั่งตะวันตกในตอนนี้ เรารู้บางอย่างเกี่ยวกับวิธีการทำงานของโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากต้องใช้ไฟฟ้าพลังน้ำเป็นอย่างมาก - ปีที่แห้งแล้งไม่ดีและปีที่เปียกชื้นก็ดี” Kern กล่าว “สิ่งที่เราต้องการทราบคือ: เมื่อคุณแยกคาร์บอนออกจากกริด โดยเพิ่มยานพาหนะไฟฟ้า แบตเตอรี่ พลังงานแสงอาทิตย์ และลม สิ่งนั้นจะเปลี่ยนไปหรือไม่”

แม้จะมีพลังงานหมุนเวียน พวกเขาพบว่าความแห้งแล้งและความร้อนที่รุนแรงยังคงผลักดันราคาให้สูงที่สุด โดยปีราคาที่ "ดี" ต่ำที่สุดได้แรงหนุนจากอุณหภูมิที่ไม่รุนแรงและกระแสน้ำที่สูง และราคาสูงสุดซึ่งได้รับแรงหนุนจากความร้อนจัดหรือภัยแล้ง

“เมื่อคุณนึกถึงปีที่เลวร้ายที่สุด สภาพเหล่านั้นจะยังคงถูกขับเคลื่อนโดยสิ่งที่ขับเคลื่อนเหตุการณ์เหล่านั้นในทุกวันนี้ นั่นคือ การขาดน้ำหรือคลื่นความร้อนในช่วงกลางฤดูร้อน” Kern กล่าว “การเพิ่มพลังงานหมุนเวียนไม่ได้เปลี่ยนปีที่เลวร้ายที่สุดหรือดีที่สุด แต่เป็นการพลิกสิ่งต่างๆ ตรงกลาง”

ในแคลิฟอร์เนีย สถานการณ์ในอนาคตที่มีพลังงานลมเพิ่มขึ้นทำให้ราคาต่ำที่สุด รองลงมาคือพลังงานแสงอาทิตย์ ในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ สถานการณ์ที่มีปริมาณลมและแสงอาทิตย์สูงสุดจะมีราคาต่ำที่สุด การขาดแคลนอุปทานจะเกิดขึ้นบ่อยที่สุดภายใต้เส้นทางที่มีความต้องการรถยนต์ไฟฟ้ามากที่สุด

“เนื่องจากโครงข่ายไฟฟ้าใช้ลมและแสงอาทิตย์มากขึ้น ราคาก็ลดลงเพราะราคาถูกกว่า และปล่อยก๊าซธรรมชาติออกมา” Kern กล่าว “ข้อยกเว้นคือเมื่อคุณมีความต้องการพลังงานสูงจากรถยนต์ไฟฟ้า ความต้องการมีสูงมาก ระบบก็จะพัง มันค่อนข้างหายากในรุ่นของเรา แต่มันเกิดขึ้นเมื่อมีน้ำไม่มากและมีคลื่นความร้อน”

Kern กล่าวว่าการลดที่พวกเขาคาดการณ์ในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกภายใต้สถานการณ์ทั้งห้าคือ "อนุรักษ์นิยม" โมเดลของพวกเขามีแผนภูมิ de-carbonization มากถึง 50% จนถึงปี 2050 ในขณะที่รัฐ West Coast ส่วนใหญ่ได้ตั้งเป้าหมายที่จะทำให้การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญยิ่งขึ้นเร็วขึ้น

Kern กล่าวว่า "การค้นพบที่สำคัญของเราคือในขณะที่กริด decarbonizes คุณยังคงมีความเสี่ยงต่อน้ำและความร้อน" “นี่เป็นระบบที่ไม่สามารถหนีจากสิ่งนั้นได้”

การเรียน, "ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อการเปลี่ยนแปลงของตลาดไฟฟ้าระหว่างภูมิภาคบนชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา” ถูกเผยแพร่ออนไลน์ใน อนาคตของโลก เมื่อวันที่ 7 ธันวาคม พ.ศ. 2021 นอกจาก Kern แล้ว ผู้เขียนคนอื่นๆ ได้แก่ Joy Hill, David E. Rupp, Nathalie Voisin และ Gregory Characklis การศึกษาได้รับการสนับสนุนจากโครงการ INFEWS มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติภายใต้รางวัล 1639268 T2 และ 170082 T1

การศึกษาที่สอง, “วิถีทางเทคโนโลยีสามารถช่วยผลักดันให้กริดชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐฯ เผชิญกับความไม่แน่นอนทางอุทกศาสตร์ได้” ถูกเผยแพร่ออนไลน์ใน อนาคตของโลก ในวันที่ 28 ธันวาคม 2022 นอกจาก Kern แล้ว ผู้เขียนคนอื่นๆ ได้แก่ Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou และ Jannik Haas การศึกษาได้รับทุนจากสำนักงานวิทยาศาสตร์แห่งกระทรวงพลังงานสหรัฐ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยในโครงการแบบจำลอง MultiSector Dynamics, Earth and Environmental System Modeling รวมถึงรางวัล National Science Foundation INFEWS program award 1639268

ที่มา:

- “ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อการเปลี่ยนแปลงของตลาดไฟฟ้าระหว่างภูมิภาคบนชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา”
- Authors: Joy Hill, Jordan Kern, David E. Rupp, Nathalie Voisin และ Gregory Characklis
- การตีพิมพ์ ออนไลน์ใน อนาคตของโลก ใน ธ.ค. 7, 2021
- ดอย: 10.1029/2021EF002400
- “วิถีทางเทคโนโลยีสามารถช่วยผลักดันให้กริดชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐเผชิญกับความไม่แน่นอนทางอุทกศาสตร์”
- Authors: เจคอบ เวสเซล, จอร์แดน ดี. เคร็น, นาธาลี วอยซิน, คอนสแตนตินอส โออิโคโนโม และ ยานนิค ฮาส
- การตีพิมพ์ ออนไลน์ใน อนาคตของโลก ใน ธ.ค. 28, 2022
- ดอย: /10.1029/2021EF002187