Kaks uut Põhja-Carolina osariigi ülikooli teadlase juhitud uuringut annavad ülevaate sellest, mida lääneranniku elektritarbijad võivad kogeda kahe erineva tulevikustsenaariumi korral: üks, kus kliimamuutustest tingitud liigne kuumus koormab toiteallikaid, ja teine, kus võrk nihkub taastuvatele energiaallikatele. samal ajal kui kliima järgib ajaloolisi suundumusi. Mõlemal juhul leidsid nad, et elektrikulud ja töökindlus on äärmuslike ilmastikutingimuste suhtes haavatavad.
"Kliimamuutuste ja äärmuslike ilmastikunähtuste mõju võrgule, peamiselt põua ja kuumalainete kujul, muutub kliimamuutuste tõttu hullemaks," ütles NC osariigi metsanduse ja keskkonnaressursside dotsent Jordan Kern. "Isegi kui lääneranniku võrk eemaldub fossiilkütustest tuule ja päikeseenergia suunas, mõjutavad need äärmuslikud ilmastikunähtused endiselt süsteemi töökindlust ja elektrienergia hinda."
Ajakirjas Earth's Future avaldatud kahes uuringus prognoositakse tulevast energiavarustust ja nõudlust eraldi stsenaariumide alusel. Esimeses uuringus kasutasid teadlased arvutimudeleid, et simuleerida kliimamuutuste mõju praegusele elektrivõrgule Californias ja Vaikse ookeani loodeosas. Nad hindasid võrgu hinda ja töökindlust 11 erineva kliimastsenaariumi alusel aastatel 2030–2060, tuginedes mitmele teaduslikule mudelile, kuidas kliima muutuks fossiilkütuste heitkoguste "halvima stsenaariumi" ja teise vähem tõsise stsenaariumi korral.
"Halvimat stsenaariumi tasub vaadata isegi siis, kui on tõendeid selle kohta, et maailm vähendab fossiilkütuste heitkoguseid piisavalt, et seda vältida," ütles Kern.
Teadlased leidsid, et suvel ja varasügisel on elektrikatkestuse oht suurem, mis on suuresti tingitud Californias valitsevast ekstreemsest kuumusest, mis põhjustab suurt nõudlust elektri järele, kuna inimesed oma kodusid jahutavad. Nad prognoosisid, et kõigis, välja arvatud ühes stsenaariumis, kus kliimamuutused mõjutavad energiatootmist mõlemas piirkonnas samaaegselt, esineb puudujääke.
Siiski märkisid nad, et need võimsuspuudused jäävad suhteliselt harvaks. Halvimal juhul oli maksimum 72 tundi kogu läänerannikut hõlmavat toiteallika puudujääki 31 aasta jooksul.
"Kuna läheb aina kuumemaks ja kuumaks ja nõudlus elektri järele kasvab, siis eeldame, et võrk hakkab rikki minema," ütles Kern. "Need äärmuslikud kuumuse sündmused muutuvad palju raskemaks."
Äärmuslik kuumus Californias mõjutaks ka Vaikse ookeani loodeosa energia hinda ja pakkumist. Ajalooliselt on piirkondadel võim jagatud.
Kui ajalooline elektrivahetus jätkub ja Californias on soojuse tõttu suur nõudlus elektri järele, võib see Vaikse ookeani loodeosas elekter tühjaks jääda, sest nad ei suuda rahuldada. nende enda nõudmisel,“ ütles Kern.
Samuti leidsid nad, et kliimamuutused võivad Vaikse ookeani loodeosa otseselt mõjutada, piirates hüdroenergia, mis on veega töötav elekter, tarneid. Lumi toimib salvestatud energiana, nii et lume vähenemine või lume sulamise aja muutmine vähendab suvel saadaolevat võimsust.
Kliimamuutuste suurim mõju Vaikse ookeani loodeosale avaldub ka suve lõpus või varasügisel, kui võrk on juba pinges. Isegi väikesest kliimamuutusest põhjustatud vooluhulga vähenemisest septembris koos suvise energianõudluse kasvuga piisaks, et tekitada Vaikse ookeani loodeosas rohkem puudujääke. Kuid nad prognoosisid, et kogu lääneranniku puudujäägid, mis on tingitud kliimamõjudest ainuüksi Vaikse ookeani loodeosas, on haruldased.
Lisaks töökindluse probleemidele leidsid teadlased ka, et kliimamuutused tõstavad elektri hinda. Halvimal juhul, kui kliimamuutused mõjutavad elektrivarustust ja nõudlust nii Californias kui ka Vaikse ookeani loodeosas, ootasid nad rohkem tunde, mille jooksul elektri hulgimüügihind jõuab Californias ülempiirini 1,000 megavatti tunnis. hilissuvel. Kliimamuutus Californias avaldaks olulist mõju ka Vaikse ookeani loodeosa hindadele.
"Kui hinnad tõusevad 1 dollarini, 000 megavatt-tunni kohta, helistab see häirekella," ütles Kern. "Nad teevad elektrienergia nii kalliks osaliselt selleks, et motiveerida inimesi vähem tarbima."
Teises uuringus hindasid teadlased energia hinda aastani 2050, kui võrku lisati rohkem taastuvaid energiaallikaid, eeldades, et maagaasielektrijaamad on endiselt paigas. Nad võrdlesid viit stsenaariumi iga turu kohta: kaks stsenaariumi, mis varieerusid päikese- ja tuuleenergia segu kulude järgi; üks stsenaarium, kus energia salvestamiseks on lisatud rohkem patareisid; stsenaarium, kus paljud inimesed võtavad kasutusele elektrisõidukid; ja status quo trend. Nad hindasid elektrikulu nendes erinevates süsteemides 100 tüüpilise aasta jooksul nii tavaliste kui ka ekstreemsete ilmastikunähtuste korral, mis võivad ilmneda ajaloolistes kliimatingimustes -- ilma täiendava kliimasoojenemiseta.
"Lääneranniku võrguga teame praegu teatud asju selle toimimise kohta, kuna see sõltub nii palju hüdroenergiast --, et kuiv aasta on halb ja niiske aasta hea," ütles Kern. "Mida me tahtsime teada saada, on järgmine: kui te dekarboniseerite võrgu läänes, lisades sellele elektrisõidukid, akud, päikese- ja tuuleenergia, kas see üldse muutub?"
Isegi taastuvenergia puhul leidsid nad, et äärmuslik põud ja kuumus tekitavad endiselt äärmuslikke hindu --, kusjuures "headel" aastatel on madalaimad hinnad, mille põhjuseks olid mahedad temperatuurid ja suur vooluhulk, ning kõrgeimad hinnad äärmusliku kuumuse või põua tõttu.
"Kui mõelda kõige hullematele aastatele, siis need tingimused on ikkagi tingitud sellest, mis neid sündmusi täna juhib: veepuudus või kuumalaine keset suve," ütles Kern. "Taastuvenergia lisamine ei muuda kõige halvemat või parimat aastat, kuid see nihutab asju omamoodi keskele."
Californias viis tuuleenergia suurenemisega tulevikustsenaarium madalaimad hinnad, millele järgnes päikeseenergia. Vaikse ookeani loodeosas olid kõige madalamad hinnad stsenaariumidel, kus nii tuule- kui ka päikeseenergia hulk oli kõige suurem. Tarnepuudujääk oleks kõige sagedasem sellel teel, kus elektrisõidukite järele on kõige suurem nõudlus.
"Kuna võrk kasutab rohkem tuult ja päikest, langeb hind, kuna see on odavam, ja see surub maagaasi välja," ütles Kern. "Erandiks on see, et kui teil on suur nõudlus elektrisõidukite võimsuse järele, läheb nõudlus nii suureks, et see lõhub süsteemi. See on meie mudelite puhul üsna haruldane, kuid see juhtub siis, kui vett on vähe ja on kuumalaine."
Kern ütles, et nende prognoositud kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamine viie stsenaariumi alusel oli konservatiivne; nende mudelid näitavad kuni 50-protsendilist dekarboniseerimist kuni 2050. aastani, samas kui enamik lääneranniku osariike on seadnud eesmärgid teha suuremaid nihkeid varem.
"Meie peamine järeldus oli, et kui võrk dekarboniseerub, jääb teile endiselt haavatavus vee ja soojuse suhtes," ütles Kern. "See on süsteem, mis ei saa selle eest põgeneda."
Uuring "The Effects of Climate Change on Interregional Electricity Market Dynamics on the US West Coast" avaldati veebis ajakirjas Earth's Future 7. detsembril 2021. Lisaks Kernile olid teisteks autoriteks Joy Hill, David E. Rupp , Nathalie Voisin ja Gregory Characklis. Uuringut toetas National Science Foundation INFEWS auhindadega 1639268 T2 ja 170082 T1.
Teine uurimus "Tehnoloogilised rajad võiksid aidata juhtida USA lääneranniku võrgustiku kokkupuudet hüdrometeroloogilise ebakindlusega" avaldati 28. detsembril 2022 ajakirjas Earth's Future. Lisaks Kernile on teiste autorite seas ka Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos. Oikonomou ja Jannik Haas. Uuringut rahastas USA energeetikaministeeriumi teadusbüroo osana mitmesektori dünaamika, maa ja keskkonnasüsteemide modelleerimise programmi uurimistööst ning riikliku teadusfondi INFEWS programmi auhinnast 1639268.
