Eventos climáticos extremos, como secas severas, tempestades, e ondas de calor - foram previstas para se tornarem mais comuns e já estão começando a ocorrer. O que tem sido menos estudado é o impacto nos sistemas de energia e como as comunidades podem evitar interrupções dispendiosas, como apagões parciais ou totais.

Agora, uma equipe internacional de cientistas publicou um novo estudo propondo uma metodologia de otimização para projetar sistemas de energia resilientes ao clima e para ajudar a garantir que as comunidades sejam capazes de atender às necessidades futuras de energia, dadas as condições meteorológicas e a variabilidade climática. Suas descobertas foram publicadas recentemente em Nature Energy .

"De um lado está a demanda de energia - existem diferentes tipos de necessidades de construção, como aquecimento, resfriamento, e iluminação. Por causa das mudanças climáticas de longo prazo e eventos climáticos extremos de curto prazo, o ambiente externo muda, o que leva a mudanças na demanda de energia de edifícios, "disse Tianzhen Hong, um cientista do Berkeley Lab que ajudou a projetar o estudo. "Por outro lado, o clima também pode influenciar o fornecimento de energia, como a geração de energia hidrelétrica, turbinas solares e eólicas. Isso também pode mudar devido às condições meteorológicas. "

Trabalhando com colaboradores da Suíça, Suécia, e Austrália, e liderado por um cientista da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), a equipe desenvolveu um método de otimização robusto estocástico para quantificar os impactos e, em seguida, usar os dados para projetar sistemas de energia resilientes ao clima. Os métodos de otimização estocástica são freqüentemente usados ​​quando as variáveis ​​são aleatórias ou incertas.

"Os sistemas de energia são construídos para operar por 30 ou mais anos. A prática atual é apenas assumir as condições climáticas típicas de hoje; planejadores urbanos e projetistas não costumam levar em consideração as incertezas futuras, "disse Hong, um cientista computacional líder em modelagem e simulação de energia em várias escalas no Berkeley Lab. "Há muita incerteza em relação ao clima e tempo futuro."

"Sistemas de energia, "conforme definido no estudo, fornecer necessidades de energia, e às vezes armazenamento de energia, a um grupo de edifícios. A energia fornecida pode incluir gás ou eletricidade de fontes convencionais ou renováveis. Esses sistemas de energia comunitária não são tão comuns nos EUA, mas podem ser encontrados em alguns campi universitários ou em parques empresariais.

Os pesquisadores investigaram uma ampla gama de cenários para 30 cidades suecas. Eles descobriram que, em alguns cenários, os sistemas de energia em algumas cidades não seriam capazes de gerar energia suficiente. Notavelmente, a variabilidade climática pode criar uma lacuna de 34% entre a geração total de energia e a demanda e uma queda de 16% na confiabilidade do fornecimento de energia - uma situação que pode levar a apagões.

"Observamos que os sistemas de energia atuais são projetados de uma forma que os torna altamente suscetíveis a eventos climáticos extremos, como tempestades e ondas de calor, "disse Dasun Perera, um cientista do Laboratório de Energia Solar e Física de Edifícios da EPFL e principal autor do estudo. “Também descobrimos que a variabilidade do clima e do tempo resultará em flutuações significativas na energia renovável que está sendo alimentada nas redes elétricas, bem como na demanda de energia. Isso tornará difícil atender a demanda de energia e geração de energia. Lidar com os efeitos das mudanças climáticas é vai ser mais difícil do que pensávamos anteriormente. "

Os autores observam que 3,5 bilhões de pessoas vivem em áreas urbanas, consumindo dois terços da energia global, e em 2050 as áreas urbanas deverão conter mais de dois terços da população mundial. "Os sistemas de energia distribuída que apoiam a integração de tecnologias de energia renovável apoiarão a transição energética no contexto urbano e desempenharão um papel vital na adaptação e mitigação das mudanças climáticas, " eles escreveram.

Hong lidera um grupo de pesquisa em ciências urbanas no Berkeley Lab que estuda energia e questões ambientais na escala da cidade. O grupo faz parte da Divisão de Tecnologia de Construção e Sistemas Urbanos do Berkeley Lab, que por décadas está na vanguarda da pesquisa para o avanço da eficiência energética no ambiente construído.