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 a longo prazo, que considera as condições futuras do clima e dos recursos hídricos. Comparado às projeções tradicionais, que não consideram os impactos climáticos da água na geração de eletricidade, os resultados dessa nova abordagem mostram que a rede elétrica nacional pode precisar de 5,3% a 12% adicionais da capacidade de geração de energia para atender aos requisitos de demanda e confiabilidade. As mudanças reduziriam o uso da 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 on-line de 3 de dezembro e 13 de dezembro da Environmental Science & Technology , está disponível hoje.

“Esta é a primeira vez que alguém modela futuras infraestruturas de eletricidade sob mudanças climáticas usando um método que inclui verificações de viabilidade para garantir que os resultados atendam aos limites confiáveis ​​de fornecimento de energia sob restrições climáticas e de recursos hídricos”, disse o principal autor do estudo, Ariel Miara, pesquisadora associada. com o Centro de Pesquisa em Ciências Avançadas do The Graduate Center, CUNY (CUNY ASRC) e um pesquisador de energia, água e meio ambiente do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA. “Combinamos modelos hidrológicos de alta resolução, usina termelétrica e expansão da capacidade para melhorar a confiança no planejamento da infraestrutura de eletricidade a longo prazo sob clima futuro impactos na água. Normalmente, isso não é feito para o planejamento da infraestrutura de eletricidade, ou é feito, mas sem verificações de viabilidade dos resultados. Nossa abordagem nos permitiu avaliar os impactos climáticos e hídricos específicos da região na confiabilidade da fonte de alimentação e identificar possíveis etapas de adaptação para aumentar a confiabilidade “.

A atual rede norte-americana depende fortemente de usinas termelétricas que usam carvão, nuclear e gás natural; estes são afetados por temperaturas ambientes quentes e precisam de grandes quantidades de água para fins de resfriamento. Fontes de energia renováveis, como energia solar fotovoltaica e eólica, requerem quantidades mínimas de água para operação, pois não precisam de refrigeração, mas essas tecnologias desempenham um papel muito menor na geração de energia na rede elétrica atual. As diferenças regionais na configuração e desenvolvimento da rede elétrica até o ano 2050, juntamente com as mudanças na disponibilidade de água e clima, sugerem que algumas regiões podem enfrentar desafios de confiabilidade de energia.

Com o estudo, os pesquisadores fizeram quatro perguntas:

• Como as condições futuras do clima e dos recursos hídricos afetarão quatro cenários de infraestrutura de eletricidade?
• Como o novo método de modelagem dos impactos climáticos da água na geração de eletricidade se compara aos esforços anteriores?
• Que tipos de opções tecnológicas seriam necessários para se adaptar às condições climáticas futuras da água 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 misturas de eletricidade, favorecendo diferentes tipos de tecnologia (carvão, nuclear, solar e negócios como de costume) sem considerar os impactos climáticos da água. Essas projeções para o ano de 2050 forneceram um entendimento básico dos resultados usando as atuais abordagens de expansão de capacidade. Para o próximo passo, os pesquisadores levaram em consideração os impactos climáticos da água em cada mix de eletricidade. Essa abordagem permitiu avaliar seu efeito em diferentes tipos de sistemas e elucidar possíveis etapas de adaptação necessárias para que cada um atendesse às demandas de energia. Sua análise constatou que as margens de reserva de capacidade caem abaixo de certos níveis de confiabilidade quando as projeções de capacidade não são responsáveis ​​pelos impactos climáticos da água ou quando tentam mas não incluem verificações de viabilidade.

“Mostramos que os sistemas de energia podem enfrentar desafios de confiabilidade sem a adaptação da água ao clima”, disse Miara. “As soluções viáveis ​​incluíram trocas na escolha regional de tecnologia e, normalmente, mais renováveis ​​do que a geração de energia térmica. Isso resulta em menor uso geral de água e emissões para nossas necessidades de geração de eletricidade “.

“Esta análise é a pedra angular de uma longa série de estudos que essa equipe de pesquisa produziu para analisar interações clima-água-ambiente únicas no contexto do planejamento energético de longo prazo sob as mudanças climáticas “, disse Charles Vörösmarty, co-autor de o estudo e o 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 terem conversas informadas sobre como planejamos sistemas futuros”.