À medida que o planeta continua a aquecer, o duplo desafio de diminuir o suprimento de água e aumentar a demanda por energia se intensificará. Mas a água e a energia estão inextricavelmente ligadas. Por exemplo, quase um quinto da energia da Califórnia vai para atividades relacionadas à água, enquanto mais de um décimo da eletricidade do estado vem de hidrelétricas. Enquanto a sociedade tenta se adaptar a um desafio, ele precisa garantir que não agrave o outro.

Para este fim, pesquisadores da UC Santa Barbara, O Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e a UC Berkeley desenvolveram uma estrutura para avaliar como as diferentes adaptações climáticas podem impactar esse nexo água-energia. A pesquisa deles aparece no jornal de acesso aberto Cartas de Pesquisa Ambiental .

"Os sistemas de eletricidade e água estão ligados de muitas maneiras diferentes, "disse o co-autor Ranjit Deshmukh, professora assistente do departamento de estudos ambientais. "Espera-se que a mudança climática reforce essas ligações, então apresentamos uma estrutura que mapeia essas interdependências e nos permitirá entender e quantificar seus impactos no nexo energia-água."

Embora não seja o primeiro estudo a olhar para esses tópicos, é preciso uma abordagem mais sutil do que os artigos anteriores. “Tem havido muitas análises sobre como as mudanças climáticas podem afetar os setores de água e energia separadamente, mas esses estudos não costumavam olhar para as interações e feedbacks entre os dois, "disse a autora principal Julia Szinai, da Divisão de Ciências do Clima e Ecossistemas do Berkeley Lab." Nosso artigo desenvolve uma estrutura generalizada que identifica como as mudanças climáticas afetam esses sistemas acoplados de água e eletricidade e as possíveis adaptações às lacunas futuras de oferta e demanda. Ao fazer isso, ilustramos as compensações e sinergias frequentemente esquecidas na adaptação às mudanças climáticas. "

A estrutura usa análise de sistemas para identificar os maiores estressores climáticos potenciais nos setores de água e energia. Quantifica as ações que serão necessárias para se adaptar às mudanças climáticas, e examina os feedbacks que resultariam dessas ações.

"Por exemplo, nossa estrutura mostra como o aumento das temperaturas devido às mudanças climáticas provavelmente aumentará a demanda de eletricidade para ar condicionado e a demanda de água para irrigação, "Deshmukh explicou." Considerando que a perda de neve nas serras e a precipitação variável afetarão o abastecimento de água, não apenas para uso urbano e agrícola, mas também para geração de energia hidrelétrica e resfriamento de usinas termelétricas. "

A Califórnia depende da neve acumulada em Sierra Nevadas para distribuir água lentamente ao longo do ano.

A equipe aplicou a estrutura desenvolvida para a Califórnia, que depende da neve acumulada para boa parte de sua água e gasta uma quantidade significativa de energia para transportar água do norte ao sul do estado. Eles examinaram várias estratégias de adaptação no setor de água e descobriram que algumas consomem muita energia, enquanto outras podem economizar água e energia.

Os pesquisadores integraram dados de uma série de estudos fragmentados para estimar a gama geral de possíveis futuros de água e energia para o estado em vários cenários climáticos no final do século. A análise deles descobriu que dois fatores provavelmente irão dominar os impactos diretos da mudança climática no setor elétrico da Califórnia:cargas mais altas de ar condicionado e menor disponibilidade de energia hidrelétrica.

"Um dos pontos mais importantes do artigo é que adaptar nosso sistema de água às mudanças climáticas pode exacerbar significativamente o estresse da rede elétrica, ou do outro lado, pode ajudar a aliviar isso, "disse o co-autor e cientista climático do Berkeley Lab, Andrew Jones." Se nos concentrarmos na adaptação do sistema de água usando grandes transferências de água através das bacias, ou usando dessalinização com uso intensivo de energia, isso só tornará o problema da eletricidade muito mais difícil. Se, por outro lado, adaptamos o sistema de água conservando a água, na verdade, é uma situação em que todos ganham porque você também está reduzindo a energia necessária para a água. "

Atualmente, surpreendentes 19% do consumo de eletricidade da Califórnia vai para aplicações relacionadas com a água, como tratar, transportando, bombagem e aquecimento. Adicionalmente, cerca de 15% da geração de eletricidade no estado vem de hidrelétricas.

O estado já viu alguns impactos das mudanças climáticas em seus sistemas de água e energia. As secas prolongadas exacerbadas pela mudança climática levaram a picos no consumo de eletricidade para o bombeamento de águas subterrâneas, e os déficits hidrelétricos correspondentes exigiram a substituição por combustíveis fósseis mais sujos.

A equipe está certa de que a crise climática terá um grande impacto no futuro abastecimento de água do estado. Dito isto, o efeito é extremamente incerto. Na pior das hipóteses, o abastecimento de água disponível pode diminuir 25%; Contudo, eles poderiam aumentar 46%.

“Existem incertezas significativas nas projeções do modelo climático para a precipitação, "disse Deshmukh." Mas, independentemente dessas incertezas, as medidas de adaptação oferecem co-benefícios significativos. "Conservar a água economizaria energia e também dinheiro para os consumidores, e permitir maior vazão nos córregos e rios naturais do estado.

Quando a equipe aplicou sua estrutura ao pior cenário, eles descobriram que escolher as estratégias de adaptação mais intensivas em energia no setor de água pode resultar em um desequilíbrio de energia tão grande quanto aquele causado diretamente pela mudança climática.

“Acho que este é o primeiro estudo a mostrar que a adaptação do setor de água pode ter um impacto tão grande no setor de eletricidade quanto o efeito direto da própria mudança climática, "disse Jones.

"Este estudo destacou o benefício do planejamento de adaptação coordenado entre os dois setores, "acrescentou o autor principal Szinai, "Portanto, agora estamos vinculando um modelo de gestão de recursos hídricos mais detalhado e um modelo de planejamento de eletricidade que pode demonstrar caminhos resilientes para a construção de infraestrutura de eletricidade no oeste dos EUA quando os impactos das mudanças climáticas são incluídos no setor de água."

Deshmukh está atualmente liderando uma equipe para explorar as conexões entre energia, a água e o clima, quantificando os impactos das mudanças climáticas nas barragens hidroelétricas e nas centrais térmicas em 12 países da África Austral. Ele espera identificar investimentos ideais em infraestrutura de eletricidade.

“A Califórnia pode escolher como deseja adaptar seu setor de água aos impactos das mudanças climáticas, "Deshmukh declarou." O estado pode buscar medidas de adaptação climática com uso intensivo de energia, como a dessalinização, ou desenvolver um portfólio de medidas que maximizem o potencial de conservação de água. Os planejadores e formuladores de políticas nos setores de água e energia precisam coordenar suas ações e planos para se adaptar às mudanças climáticas. "