Kış fırtınalarının, kuraklıkların, sıcak hava dalgalarının ve diğer aşırı olayların yoğunluğu ve sıklığı, iklim değişikliğinin bir sonucu olarak son yıllarda dünya çapında arttı ve çok sayıda çalışma, bu eğilimin daha da yoğunlaşmasını ve daha sık meydana gelmesini bekliyor. Buna karşılık, aşırı olayların elektrik sistemlerini etkilediği, yıkıcı ve bazen ölümcül kesintilere neden olduğu gösterilmiştir. Büyük ölçekli kesintiler, elektrik üretimi ve talebi arasındaki bölgesel dengesizlikten kaynaklanmaktadır; bu durum, artan talebin mevcut üretimi veya her ikisini birden aşması nedeniyle elektrik üretimi veya iletim altyapısındaki arızalar nedeniyle meydana gelebilir. Örneğin, çok yüksek sıcaklıklar termik santrallerin ve güneş fotovoltaiklerinin çalışma verimliliğini azaltır, kuraklıklar hidroelektrik üretimini sınırlar ve kış fırtınaları soğutma ve yakıt borularını veya rüzgar türbinlerini dondurur. Öte yandan aşırı sıcaklar, klimaya yönelik elektrik talebini büyük oranda artırıyor, aşırı soğuklar ise bazı ısıtma sistemlerinin elektrikli olduğu bölgelerde elektrik talebini artırıyor.
Aşırı iklim olaylarının fosil ve yenilenebilir elektrik üreticilerinin güvenilirliği üzerindeki göreceli etkileri net olmasa da, yenilenebilir enerji sistemlerinin aşırı koşullar sırasında arızalara karşı daha savunmasız olacağına dair yaygın endişeler var. Fosil enerji kaynaklarının daha güvenilir olduğu ortaya çıkarsa, aşırı olayların sıklığının ve yoğunluğunun artması, hafifletme çabalarına zarar verecektir. Ancak pek çok eyalet, ülke ve şirket, net sıfır emisyon hedefleyerek fosil enerjiyi büyük ölçüde azaltma planlarını duyurdu. En son IPCC raporu (AR6) tarafından değerlendirilen tüm senaryolar arasında, yenilenebilir enerji kaynakları, küresel CO2 emisyonlarının net sıfıra ulaştığı 2070 yılında dünyanın birincil enerjisinin ortalama %63’ünü karşılamaktadır (n=476, bu sayıyı göstermektedir) senaryolar). 1,5 ve 2C net sıfır senaryoları için, yenilenebilir kaynaklar 2068 yılında net sıfır CO2 emisyonuna ulaştıklarında birincil enerjinin ortalama %64’ünü temsil etmektedir.
Bu nedenle burada, elektrik üretim sistemlerinin son dönemdeki aşırılıklara nasıl tepki verdiğini niceliksel olarak karakterize etmek için 2019-2023 dönemi boyunca ABD genelinde enerji kaynaklarını, elektriğin karbon yoğunluğunu (üretilen elektrik birimi başına emisyon) ve günlük sıcaklıkları sistematik olarak değerlendiriyoruz. yıllar. Analitik yaklaşımımızın ayrıntıları Ek Malzemelerde mevcuttur. Özetle, günlük, eyalet düzeyinde elektrik üretiminin, karbon emisyonlarının ve karbon yoğunluğunun nüfus ağırlıklı yüzeye duyarlılığını değerlendirmek için ABD Enerji Bilgi İdaresi’nden (EIA) elektrik üretim verilerini ve ERA5-Land yeniden analizinden elde edilen hava sıcaklığı verilerini kullanıyoruz. hava sıcaklıkları (piksel seviyesinden hesaplanır) ve özellikle aşırı sıcaklıklar. Buradaki aşırı olayların, uzun vadeli geçmiş hava sıcaklığı verilerinin aşırı tespitine dayandığını ve bunun yalnızca tarafsız varyanstaki değişikliği göreceğini unutmayın.
Şekil 1. Tüm sıcak ve soğuk ekstrem sıcaklık olayları için hava sıcaklığı, karbon emisyonu, karbon yoğunluğu ve enerji üretiminin fosil yakıt oranı değişimlerini gösteren haritalar.
Analizimiz esas olarak şunu gösterdi:
1) Ekstrem olaylar sırasında karbon yoğunluğunun ve karbon emisyonlarının artmasıyla elektrik üretimi daha da kirleniyor.
2) Genel olarak aşırı olaylar, ABD eyaletlerinde karbon emisyonlarını ve fosil yakıtlara bağımlılığı artırıyor. Spesifik olarak aşırı soğuk olayları, normal Ta dönemleri bazında karbon emisyonunu %23,4 oranında artıracak ve fosil yakıtların payı ABD’nin 48 eyaletinde ortalama %14,7 oranında artacaktır. Benzer şekilde aşırı sıcak olaylar, normal Ta dönemlerine göre ortalama 46 eyalette karbon emisyonunu %14,1, 37 eyalette ise fosil yakıt kullanımını ortalama %6,7 artıracak. Ayrıca ABD’nin orta kesimlerinde aşırı soğuk günlerde rüzgâr gücündeki azalmalar ve aşırı sıcak günlerde ise artışlar da açıkça görülüyor. Donmuş rüzgar türbinleri konusu uzun yıllardır araştırılıyor olmasına rağmen rüzgar enerjisinin aşırı soğuk günlerde aşırı sıcak günlere göre daha fazla etkilendiği görülüyor.
3) Soğuk eyaletler aşırı soğuk günlere daha fazla uyum sağlar ve emisyonlarını sıcak eyaletlere göre daha az artırır. Aşırı soğuk günlerde, sıcak eyaletlerde Ta’nın (normal hava sıcaklığı dönemlerine kıyasla) 1°C azalması nedeniyle karbon emisyonları %4,4 artar. Bununla birlikte, aşırı soğuk günlerdeki soğuk eyaletler için, Ta 1°C azaldıkça karbon emisyonları yalnızca %1,4 artma eğilimindedir. Sıcak durumlara yönelik ileri analizimiz, aşırı soğuk günlerde emisyonların 1°C’lik düşüş başına %4,4 arttığını ve aşırı sıcak olaylar sırasında 1°C’lik artış başına %3,8 arttığını göstermektedir. Dolayısıyla sonuçlarımız sıcak eyaletler için aşırı soğuk olaylarının aşırı sıcak olaylardan daha ciddi bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.
Genel olarak çalışmamız, aşırı iklim olaylarının karbon emisyonlarını ve enerji üretimindeki karbon yoğunluğunu artırabileceğini, karbonatlı enerji kaynaklarına bağımlılığı artırabileceğini ve yenilenebilir enerji kapasitesini azaltabileceğini ilk kez gösteriyor. Bu nedenle net sıfır emisyon hedeflerine ulaşmak için, yenilenebilir enerji kaynaklarının boyutlandırılması ve geliştirilmesi, yalnızca talepteki ve ortalama iklimdeki değişiklikleri hesaba katarak değil, aynı zamanda iklim değişikliğiyle sıklığı ve yoğunluğu artan aşırı olaylara güvenmeyi de hedefleyerek yapılmalıdır. Bu durum, tamamen yenilenebilir temelli bir elektrik üretim sistemine geçişte yeni bir zorluk oluşturacaktır.