دو مطالعه جدید به رهبری یک محقق دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، پیشنمایشی از آنچه مصرفکنندگان برق در ساحل غربی میتوانند تحت دو سناریو مختلف آینده تجربه کنند ارائه میدهند: یکی که در آن گرمای بیش از حد به دلیل تغییرات آب و هوایی منابع برق را تحت فشار قرار میدهد، و دیگری که در آن شبکه به سمت انرژیهای تجدیدپذیر تغییر میکند. انرژی در حالی که آب و هوا از روندهای تاریخی پیروی می کند. در هر دو مورد، آنها دریافتند که هزینه های برق و قابلیت اطمینان در برابر آب و هوای شدید آسیب پذیر است.
جردن کرن، استادیار جنگلداری و منابع محیطی در ایالت NC می گوید: «تأثیر تغییرات آب و هوا و رویدادهای شدید آب و هوایی بر روی شبکه، عمدتاً به شکل خشکسالی و امواج گرما، تحت تغییرات آب و هوایی بدتر می شود. حتی زمانی که شبکه ساحل غربی از سوختهای فسیلی به سمت باد و خورشید فاصله میگیرد، این رویدادهای شدید آب و هوایی همچنان بر قابلیت اطمینان سیستم و قیمت برق تأثیر میگذارد.
این دو مطالعه که در مجله Earth's Future منتشر شده است، عرضه و تقاضای برق آینده را تحت سناریوهای جداگانه طرح می کنند. در مطالعه اول، محققان از مدل های کامپیوتری برای شبیه سازی اثرات تغییرات آب و هوایی بر شبکه برق فعلی در کالیفرنیا و شمال غربی اقیانوس آرام استفاده کردند. آنها قیمت و قابلیت اطمینان شبکه را در 11 سناریوی آب و هوایی مختلف بین سالهای 2030 و 2060 ارزیابی کردند و از چندین مدل علمی برای چگونگی تغییر اقلیم تحت «بدترین سناریوی انتشار سوختهای فسیلی» و سناریوی کمتر شدید دیگر استفاده کردند.
کرن میگوید: «بدترین سناریو ارزش بررسی دارد، حتی اگر شواهدی وجود داشته باشد که جهان به اندازه کافی انتشار سوختهای فسیلی را کاهش دهد تا از آن جلوگیری کند.»
محققان دریافتند که خطر قطعی برق در تابستان و اوایل پاییز بیشتر است که عمدتاً ناشی از گرمای شدید در کالیفرنیا است که باعث تقاضای زیاد برای برق می شود زیرا مردم خانه های خود را خنک می کنند. آنها پیش بینی کردند که در همه سناریوها به جز یک سناریو که تغییرات آب و هوایی بر تولید برق در هر دو منطقه به طور همزمان تأثیر می گذارد، رویدادهای کمبودی وجود خواهد داشت.
با این حال، آنها خاطرنشان کردند که این کمبودهای برق نسبتاً نادر باقی می ماند. حداکثر در بدترین حالت 72 ساعت کمبود منبع برق در سراسر ساحل غربی در طول 31 سال بود.
کرن میگوید: «با گرمتر شدن و گرمتر شدن هوا و افزایش تقاضا برای برق، انتظار داریم که شبکه از کار بیفتد.» این رویدادهای گرمای شدید بسیار شدیدتر خواهند شد."
گرمای شدید در کالیفرنیا نیز بر قیمت و عرضه برق در شمال غربی اقیانوس آرام تأثیر می گذارد. از نظر تاریخی، مناطق دارای قدرت مشترک هستند.
"اگر، و این یک "اگر" بزرگ است، مبادلات تاریخی برق ادامه یابد، و کالیفرنیا به دلیل گرما تقاضای زیادی برای برق داشته باشد، می تواند باعث شود که برق شمال غرب اقیانوس آرام تمام شود، زیرا آنها قادر به تامین برق نخواهند بود. کرن گفت که خواسته خودشان است.
آنها همچنین دریافتند که تغییرات آب و هوایی می تواند با محدود کردن منابع انرژی آبی، که برق از آب تامین می شود، به طور مستقیم بر شمال غرب اقیانوس آرام تأثیر بگذارد. برف به عنوان انرژی ذخیره شده عمل می کند، بنابراین کاهش برف یا تغییر در زمان ذوب برف، توان موجود در تابستان را کاهش می دهد.
بزرگترین اثرات تغییرات آب و هوایی در شمال غربی اقیانوس آرام نیز در اواخر تابستان یا اوایل پاییز خواهد بود، زمانی که شبکه از قبل تحت فشار است. حتی کاهش اندک جریان در ماه سپتامبر ناشی از تغییرات آب و هوایی، همراه با افزایش تقاضای تابستانی برای برق، برای ایجاد رویدادهای کمبود بیشتر در شمال غربی اقیانوس آرام کافی است. با این حال، آنها همچنین پیش بینی کردند که رویدادهای کمبود در سراسر ساحل غربی به دلیل تأثیرات آب و هوایی تنها در شمال غربی اقیانوس آرام نادر باشد.
علاوه بر مسائل مربوط به قابلیت اطمینان، محققان همچنین دریافتند که تغییرات آب و هوایی قیمت برق را افزایش می دهد. در بدترین حالتی که تغییرات آب و هوایی بر عرضه و تقاضای برق در کالیفرنیا و در شمال غربی اقیانوس آرام تأثیر میگذارد، آنها انتظار داشتند ساعتهای بیشتری که در آن قیمت عمدهفروشی برق به سقف ۱ دلار،000 مگاوات در ساعت در کالیفرنیا میرسد، به ویژه در کالیفرنیا. در اواخر تابستان تغییرات آب و هوایی در کالیفرنیا نیز تأثیر قابل توجهی بر قیمت ها در شمال غربی اقیانوس آرام خواهد داشت.
کرن گفت: «وقتی قیمتها به 1 دلار،000 در هر مگاوات ساعت میرسد، این شبکه زنگ خطر را به صدا در میآورد. آنها برق را تا حدی گران می کنند تا مردم را تشویق به مصرف کمتر کنند.»
در مطالعه دوم، محققان قیمت برق را تا سال 2050 با افزودن منابع انرژی تجدیدپذیر بیشتری به شبکه ارزیابی کردند، در حالی که فرض میکردند نیروگاههای گاز طبیعی همچنان به عنوان پشتیبان در محل هستند. آنها پنج سناریو را برای هر بازار مقایسه کردند: دو سناریو که ترکیب انرژی خورشیدی و باد را بر اساس هزینه تغییر میداد. یک سناریو با باتری های بیشتر اضافه شده برای ذخیره برق. سناریویی که در آن افراد زیادی از وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می کنند. و روند وضع موجود. آنها هزینه برق در این سیستم های مختلف را در کمتر از 100 سال نماینده رویدادهای آب و هوایی معمولی و شدید که می توانند تحت شرایط آب و هوایی تاریخی -- بدون گرم شدن بیشتر آب و هوا رخ دهند، ارزیابی کردند.
کرن گفت: "در حال حاضر با شبکه ساحل غربی، ما چیزهای خاصی را در مورد عملکرد آن می دانیم زیرا آنقدر به انرژی آبی متکی است -- که یک سال خشک بد و یک سال مرطوب خوب است." چیزی که ما میخواستیم بدانیم این است: وقتی شبکه غرب را کربنزدایی میکنید و وسایل نقلیه الکتریکی، باتریها، خورشیدی و باد را اضافه میکنید، آیا اصلاً تغییر میکند؟
حتی با انرژیهای تجدیدپذیر، آنها دریافتند که خشکسالی و گرمای شدید همچنان منجر به افزایش شدید قیمت -- با سالهای "خوب" با پایینترین قیمتها ناشی از دماهای ملایم و جریان بالا و بالاترین قیمتها ناشی از گرمای شدید یا خشکسالی میشود.
کرن میگوید: «وقتی به بدترین سالها فکر میکنید، آن شرایط همچنان به دلیل آن اتفاقات امروزی است: کمبود آب یا موج گرما در اواسط تابستان. افزودن انرژیهای تجدیدپذیر بدترین یا بهترین سال را تغییر نمیدهد، اما به نوعی اوضاع را در میانه تغییر میدهد.»
در کالیفرنیا، سناریوی آینده با افزایش انرژی باد منجر به پایینترین قیمتها و پس از آن خورشیدی شد. در شمال غربی اقیانوس آرام، سناریوهایی با بیشترین مقدار باد و خورشیدی کمترین قیمت را داشتند. کمبود عرضه در مسیری که بیشترین تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی را دارد، بیشتر خواهد بود.
کرن گفت: «از آنجایی که شبکه از باد و خورشید بیشتری استفاده میکند، قیمت کاهش مییابد زیرا ارزانتر است و گاز طبیعی را به بیرون میکشد. استثنا این است که وقتی شما تقاضای زیادی برای نیرو از وسایل نقلیه الکتریکی دارید، تقاضا آنقدر بالا میرود که سیستم را خراب میکند. در مدلهای ما بسیار نادر است، اما زمانی اتفاق میافتد که آب زیاد نباشد و موج گرما وجود داشته باشد.
کرن گفت کاهشی که آنها در انتشار گازهای گلخانه ای در پنج سناریو پیش بینی کرده بودند "محافظه کارانه" بود. مدلهای آنها تا سال 2050 تا 50 درصد کربن زدایی را ترسیم میکنند، در حالی که اکثر ایالتهای ساحل غربی اهدافی را برای ایجاد تغییرات اساسی زودتر تعیین کردهاند.
کرن گفت: "یافته کلیدی ما این بود که با کربن زدایی شبکه، شما همچنان با این آسیب پذیری در برابر آب و گرما باقی خواهید ماند." "این سیستمی است که نمی تواند از آن فرار کند."
مطالعه "اثرات تغییر آب و هوا بر پویایی بازار بین منطقه ای برق در ساحل غربی ایالات متحده" در 7 دسامبر 2021 به صورت آنلاین در Earth's Future منتشر شد. علاوه بر کرن، نویسندگان دیگر جوی هیل، دیوید ای. روپ بودند. ، ناتالی وویسین و گریگوری چاراکلیس. این مطالعه توسط برنامه بنیاد ملی علوم INFEWS تحت جوایز 1639268 T2 و 170082 T1 پشتیبانی شد.
مطالعه دوم، "مسیرهای فناوری می تواند به قرار گرفتن شبکه ساحل غربی ایالات متحده در معرض عدم قطعیت هیدرومتولوژیک کمک کند" در 28 دسامبر 2022 در Earth's Future به صورت آنلاین منتشر شد. علاوه بر کرن، نویسندگان دیگر عبارتند از Jacob Wessel، Nathalie Voisin، Konstantinos. اویکونومو و جانیک هاس. این مطالعه توسط اداره علوم وزارت انرژی ایالات متحده به عنوان بخشی از تحقیقات در برنامه مدلسازی سیستمهای چندبخشی، زمین و محیط زیست و همچنین جایزه برنامه بنیاد ملی علوم INFEWS به شماره 1639268 تامین شد.
