Δύο νέες μελέτες με επικεφαλής έναν ερευνητή του North Carolina State University προσφέρουν μια προεπισκόπηση του τι θα μπορούσαν να βιώσουν οι καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας στη Δυτική Ακτή σε δύο διαφορετικά μελλοντικά σενάρια: ένα όπου η υπερβολική ζέστη λόγω της κλιματικής αλλαγής καταπονεί τα τροφοδοτικά και ένα όπου το δίκτυο μετατοπίζεται προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ενέργειας ενώ το κλίμα ακολουθεί ιστορικές τάσεις. Και στις δύο περιπτώσεις, διαπίστωσαν ότι το κόστος ενέργειας και η αξιοπιστία παραμένουν ευάλωτα σε ακραίες καιρικές συνθήκες.
«Οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής και των ακραίων καιρικών φαινομένων στο δίκτυο, κυρίως με τη μορφή ξηρασίας και καύσωνα, θα επιδεινωθούν υπό την κλιματική αλλαγή», δήλωσε ο Τζόρνταν Κερν, επίκουρος καθηγητής δασοκομίας και περιβαλλοντικών πόρων στο NC State. "Ακόμη και καθώς το δίκτυο της Δυτικής Ακτής απομακρύνεται από τα ορυκτά καύσιμα προς τον άνεμο και την ηλιακή ενέργεια, αυτά τα ακραία καιρικά φαινόμενα θα εξακολουθούν να επηρεάζουν την αξιοπιστία του συστήματος και την τιμή της ενέργειας."
Δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Earth's Future, οι δύο μελέτες προβάλλουν τη μελλοντική προσφορά και ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε ξεχωριστά σενάρια. Στην πρώτη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μοντέλα υπολογιστών για να προσομοιώσουν τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στο τρέχον ηλεκτρικό δίκτυο στην Καλιφόρνια και στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό. Αξιολόγησαν την τιμή και την αξιοπιστία του δικτύου σε 11 διαφορετικά κλιματικά σενάρια μεταξύ 2030 και 2060, βασιζόμενοι σε πολλαπλά επιστημονικά μοντέλα για το πώς θα άλλαζε το κλίμα σε ένα «χειρότερο σενάριο» εκπομπών ορυκτών καυσίμων και ένα άλλο λιγότερο σοβαρό σενάριο.
«Το χειρότερο σενάριο αξίζει να εξεταστεί ακόμα κι αν υπάρχουν κάποιες ενδείξεις ότι ο κόσμος πρόκειται να μειώσει τις εκπομπές ορυκτών καυσίμων αρκετά για να το αποφύγει», είπε ο Kern.
Οι ερευνητές βρήκαν μεγαλύτερο κίνδυνο διακοπής ρεύματος το καλοκαίρι και τις αρχές του φθινοπώρου, σε μεγάλο βαθμό λόγω της υπερβολικής ζέστης στην Καλιφόρνια που προκαλεί υψηλή ζήτηση για ρεύμα καθώς οι άνθρωποι ψύχουν τα σπίτια τους. Προέβλεψαν ότι θα υπήρχαν ελλείψεις σε όλα τα σενάρια εκτός από ένα όπου η κλιματική αλλαγή επηρέασε την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και στις δύο περιοχές ταυτόχρονα.
Ωστόσο, σημείωσαν ότι αυτές οι ελλείψεις ηλεκτρικής ενέργειας θα παραμείνουν σχετικά σπάνιες. Το μέγιστο στη χειρότερη περίπτωση ήταν 72 ώρες έλλειψης ηλεκτρικού ρεύματος σε ολόκληρη τη Δυτική Ακτή για 31 χρόνια.
«Καθώς γίνεται όλο και πιο ζεστό και πιο ζεστό και η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται, αναμένουμε ότι το δίκτυο θα αποτύχει», είπε ο Kern. «Αυτά τα φαινόμενα ακραίας ζέστης θα γίνουν πολύ πιο σοβαρά».
Η υπερβολική ζέστη στην Καλιφόρνια θα επηρεάσει επίσης την τιμή και την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στο Βορειοδυτικό Ειρηνικό. Ιστορικά, οι περιφέρειες έχουν κοινή εξουσία.
«Εάν, και αυτό είναι ένα μεγάλο «αν», συνεχιστούν οι ιστορικές ανταλλαγές ηλεκτρικής ενέργειας και η Καλιφόρνια έχει υψηλή ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας λόγω θερμότητας, θα μπορούσε να προκαλέσει εξάντληση ηλεκτρικής ενέργειας στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό, καθώς δεν θα μπορούν να ανταποκριθούν. τη δική τους απαίτηση», είπε ο Κερν.
Διαπίστωσαν επίσης ότι η κλιματική αλλαγή θα μπορούσε να επηρεάσει άμεσα τον Βορειοδυτικό Ειρηνικό περιορίζοντας τις προμήθειες υδροηλεκτρικής ενέργειας, η οποία τροφοδοτείται από νερό. Το χιόνι χρησιμεύει ως αποθηκευμένη ισχύς, επομένως οι μειώσεις του χιονιού ή οι αλλαγές στο χρόνο τήξης του χιονιού μειώνουν την ισχύ που είναι διαθέσιμη το καλοκαίρι.
Οι μεγαλύτερες επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό θα ήταν επίσης στα τέλη του καλοκαιριού ή στις αρχές του φθινοπώρου, όταν το πλέγμα είναι ήδη πιεσμένο. Ακόμη και μικρές μειώσεις στη ροή των ροών τον Σεπτέμβριο που προκαλούνται από την κλιματική αλλαγή, μαζί με τις αυξήσεις της καλοκαιρινής ζήτησης για ηλεκτρική ενέργεια, θα ήταν αρκετές για να προκαλέσουν περισσότερα συμβάντα ελλείψεων στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό. Ωστόσο, προέβλεψαν επίσης ότι τα συμβάντα ελλείψεων σε ολόκληρη τη Δυτική Ακτή λόγω των κλιματικών επιπτώσεων μόνο στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό θα είναι σπάνια.
Εκτός από τα ζητήματα αξιοπιστίας, οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η κλιματική αλλαγή θα αύξανε την τιμή της ενέργειας. Στη χειρότερη περίπτωση όπου η κλιματική αλλαγή επηρεάζει την προσφορά και τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας τόσο στην Καλιφόρνια όσο και στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό, περίμεναν περισσότερες ώρες κατά τις οποίες η χονδρική τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας αγγίζει το ανώτατο όριο του 1 $,000 μεγαβάτ ανά ώρα στην Καλιφόρνια, ειδικά στα τέλη του καλοκαιριού. Η κλιματική αλλαγή στην Καλιφόρνια θα είχε επίσης σημαντικό αντίκτυπο στις τιμές στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό.
"Όταν οι τιμές ανεβαίνουν σε $1,000 ανά μεγαβατώρα, αυτό είναι το πλέγμα που κρούει τον κώδωνα του κινδύνου", είπε ο Kern. «Κάνει το ηλεκτρικό ρεύμα τόσο ακριβό εν μέρει για να κινητοποιήσουν τους ανθρώπους να καταναλώνουν λιγότερο».
Σε μια δεύτερη μελέτη, οι ερευνητές αξιολόγησαν την τιμή της ενέργειας έως το 2050 με περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας να προστίθενται στο δίκτυο, ενώ υποθέτουν ότι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής φυσικού αερίου θα εξακολουθούσαν να λειτουργούν ως εφεδρικοί. Συνέκριναν πέντε σενάρια για κάθε αγορά: δύο σενάρια που διαφοροποιούσαν τον συνδυασμό ηλιακής και αιολικής ενέργειας ανάλογα με το κόστος. ένα σενάριο με περισσότερες μπαταρίες που έχουν προστεθεί για αποθήκευση ενέργειας. ένα σενάριο στο οποίο πολλοί άνθρωποι υιοθετούν ηλεκτρικά οχήματα. και η τάση του status quo. Αξιολόγησαν το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας σε αυτά τα διαφορετικά συστήματα κάτω από 100 αντιπροσωπευτικά έτη τόσο κανονικών όσο και ακραίων καιρικών φαινομένων που θα μπορούσαν να συμβούν υπό ιστορικές κλιματικές συνθήκες -- χωρίς πρόσθετη θέρμανση του κλίματος.
"Με το δίκτυο της Δυτικής Ακτής τώρα, γνωρίζουμε ορισμένα πράγματα σχετικά με την απόδοση του, επειδή βασίζεται τόσο πολύ στην υδροηλεκτρική ενέργεια -- που ένα ξηρό έτος είναι κακό και ένα υγρό έτος είναι καλό", είπε ο Kern. "Αυτό που θέλαμε να μάθουμε είναι: καθώς αποανθρακώνετε το δίκτυο από τη Δύση, προσθέτοντας ηλεκτρικά οχήματα, μπαταρίες, ηλιακή ενέργεια και αιολική ενέργεια, αλλάζει καθόλου αυτό;"
Ακόμη και με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, διαπίστωσαν ότι η ακραία ξηρασία και η ζέστη θα εξακολουθούσαν να οδηγούν στις ακραίες τιμές -- με "καλά" χρόνια με τις χαμηλότερες τιμές λόγω ήπιων θερμοκρασιών και υψηλής ροής ροής και τις υψηλότερες τιμές λόγω υπερβολικής ζέστης ή ξηρασίας.
"Όταν σκέφτεστε τα πολύ χειρότερα χρόνια, αυτές οι συνθήκες θα εξακολουθούν να οδηγούνται από αυτό που οδηγεί αυτά τα γεγονότα σήμερα: έλλειψη νερού ή ένα κύμα καύσωνα στη μέση του καλοκαιριού", είπε ο Kern. «Η προσθήκη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας δεν αλλάζει τη χειρότερη ή την καλύτερη χρονιά, αλλά μετατοπίζει τα πράγματα στη μέση».
Στην Καλιφόρνια, το μελλοντικό σενάριο με την αύξηση της αιολικής ενέργειας οδήγησε στις χαμηλότερες τιμές, ακολουθούμενη από την ηλιακή. Στο Βορειοδυτικό Ειρηνικό, τα σενάρια με τη μεγαλύτερη ποσότητα αιολικής και ηλιακής ενέργειας είχαν τις χαμηλότερες τιμές. Οι ελλείψεις εφοδιασμού θα ήταν πιο συχνές στο μονοπάτι με τη μεγαλύτερη ζήτηση για ηλεκτρικά οχήματα.
«Καθώς το δίκτυο χρησιμοποιεί περισσότερο άνεμο και ηλιακή ενέργεια, η τιμή μειώνεται επειδή είναι λιγότερο ακριβό και απωθεί το φυσικό αέριο», είπε ο Kern. "Η εξαίρεση είναι ότι όταν έχετε μεγάλη ζήτηση για ισχύ από ηλεκτρικά οχήματα, η ζήτηση αυξάνεται τόσο πολύ, σπάει το σύστημα. Είναι πολύ σπάνιο στα μοντέλα μας, αλλά συμβαίνει όταν δεν υπάρχει πολύ νερό και υπάρχει κύμα καύσωνα."
Ο Kern είπε ότι οι μειώσεις που προέβλεπαν στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου σύμφωνα με τα πέντε σενάρια ήταν "συντηρητικές". τα μοντέλα τους καταγράφουν έως και 50 τοις εκατό αποανθρακοποίηση μέχρι το 2050, ενώ οι περισσότερες πολιτείες της Δυτικής Ακτής έχουν θέσει στόχους να κάνουν πιο ουσιαστικές αλλαγές νωρίτερα.
«Το βασικό μας εύρημα ήταν ότι καθώς το πλέγμα απανθρακώνεται, θα εξακολουθείτε να έχετε αυτήν την ευπάθεια στο νερό και τη θερμότητα», είπε ο Kern. «Αυτό είναι ένα σύστημα που δεν μπορεί να ξεφύγει από αυτό».
Η μελέτη, "The Effects of Climate Change on Interregional Electricity Market Dynamics on the US West Coast", δημοσιεύτηκε διαδικτυακά στο Earth's Future στις 7 Δεκεμβρίου 2021. Εκτός από τον Kern, οι άλλοι συγγραφείς ήταν οι Joy Hill, David E. Rupp , Nathalie Voisin και Gregory Charracklis. Η μελέτη υποστηρίχθηκε από το πρόγραμμα INFEWS του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών με τα βραβεία 1639268 T2 και 170082 T1.
Η δεύτερη μελέτη, "Τα μονοπάτια τεχνολογίας θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην έκθεση του δικτύου της Δυτικής Ακτής των ΗΠΑ στην υδρομετρολογική αβεβαιότητα", δημοσιεύτηκε στο Διαδίκτυο στο Earth's Future στις 28 Δεκεμβρίου 2022. Εκτός από τον Kern, οι άλλοι συγγραφείς περιλαμβάνουν τους Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Οικονόμου και Jannik Haas. Η μελέτη χρηματοδοτήθηκε από το Γραφείο Επιστήμης του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ ως μέρος της έρευνας στο MultiSector Dynamics, Earth and Environmental System Modeling Program καθώς και του National Science Foundation INFEWS program award 1639268.
