Uma nova análise de pesquisadores de laboratórios nacionais e universitários aplicou uma nova abordagem de modelagem para o planejamento de infraestrutura de geração de eletricidade de longo prazo que considera as condições futuras do clima e dos recursos hídricos. Em comparação com as projeções tradicionais, que não consideram os impactos da água e do clima na geração de eletricidade, os resultados dessa nova abordagem mostram que a rede elétrica nacional pode precisar de um adicional de 5,3% a 12% da capacidade de geração de energia para atender aos requisitos de demanda e confiabilidade. As mudanças reduziriam o uso de água e as emissões de carbono, potencialmente ajudando a mitigar futuras mudanças climáticas.

O novo estudo, que será apresentado como artigo de capa na edição online de 3 de dezembro e na edição impressa de 13 de dezembro da Ciência e Tecnologia Ambiental , está disponível online hoje.

"Esta é a primeira vez que alguém modelou a futura infraestrutura de eletricidade sob as mudanças climáticas usando um método que inclui verificações de viabilidade para garantir que os resultados atendam aos limites de fornecimento de energia confiáveis ​​sob restrições de recursos hídricos e climáticos, "disse o principal autor do estudo, Ariel Miara, pesquisador sênior associado do Advanced Science Research Center no The Graduate Center, CUNY (CUNY ASRC) e uma energia, agua, e pesquisador de meio ambiente do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA. "Combinamos hidrologia de alta resolução, usina termelétrica, e modelos de expansão de capacidade para melhorar a confiança no planejamento de infraestrutura elétrica de longo prazo sob futuros impactos climáticos e hídricos. Tipicamente, isso não é feito para o planejamento da infraestrutura de eletricidade, ou é feito, mas sem verificações de viabilidade nos resultados. Nossa abordagem nos permitiu avaliar os impactos climáticos e hídricos específicos da região sobre a confiabilidade do fornecimento de energia e identificar possíveis etapas de adaptação para aumentar a confiabilidade. "

A rede atual dos EUA depende fortemente de usinas termelétricas que usam carvão, nuclear, e combustíveis de gás natural; eles são afetados por temperaturas ambientes quentes e precisam de grandes quantidades de água para fins de resfriamento. Fontes de energia renováveis, como solar fotovoltaica e eólica, requerem quantidades mínimas de água para operação, pois não requerem resfriamento, mas essas tecnologias desempenham um papel muito menor na geração de energia na rede elétrica atual. Diferenças regionais na configuração e desenvolvimento da rede elétrica até o ano 2050, junto com as mudanças no clima e disponibilidade de água, sugerem que algumas regiões podem enfrentar desafios de confiabilidade de energia.

Com seu estudo, pesquisadores colocaram quatro questões:

• Como as condições futuras de clima e recursos hídricos impactarão quatro cenários de infraestrutura de eletricidade?
• Como seu novo método de modelagem de impactos clima-água na geração de eletricidade se compara aos esforços anteriores?
• Que tipo de escolha de tecnologia seria necessária para se adaptar às condições climáticas e hídricas futuras e atender a níveis confiáveis ​​de geração de eletricidade?
• Quais são as implicações econômicas e ambientais resultantes?

Para responder a essas perguntas, a equipe de pesquisa primeiro simulou cenários de expansão de capacidade para quatro combinações de eletricidade favorecendo diferentes tipos de tecnologia (carvão, nuclear, solar, e business as usual) sem considerar os impactos da água no clima. Essas projeções para o ano 2050 forneceram um entendimento básico dos resultados usando as abordagens atuais de expansão de capacidade. Para a próxima etapa, os pesquisadores consideraram os impactos do clima e da água em cada combinação de eletricidade. Essa abordagem permitiu que eles avaliassem seu efeito em diferentes tipos de sistemas e elucidassem as etapas de adaptação potenciais necessárias para cada um para atender às demandas de energia. A análise deles descobriu que as margens de reserva de capacidade caem abaixo de certos níveis de confiabilidade quando as projeções de capacidade não levam em consideração os impactos da água e do clima, ou quando tentam, mas não incluem verificações de viabilidade.

"Mostramos que os sistemas de energia podem enfrentar desafios de confiabilidade sem adaptação clima-água, ", disse Miara." As soluções viáveis ​​incluíram compensações na escolha de tecnologia regional e, normalmente, geração de energia mais baseada em fontes renováveis ​​versus térmica. Isso resulta em menor uso geral de água e emissões para nossas necessidades de geração de eletricidade. "

"Esta análise é o ponto culminante de uma longa série de estudos que esta equipe de pesquisa produziu para analisar interações únicas entre clima, água e meio ambiente no contexto do planejamento energético de longo prazo sob as mudanças climáticas, "disse Charles Vörösmarty, coautor do estudo e diretor da CUNY ASRC Environmental Sciences Initiative. "O estudo fornece informações valiosas e um roteiro inicial para cientistas, planejadores de infraestrutura, empresas de energia, e comunidades para ter conversas informadas sobre como planejamos sistemas futuros. "