Eventos climáticos extremos, como sequías severas, tormentas y olas de calor, se ha pronosticado que se volverán más comunes y ya están comenzando a ocurrir. Lo que se ha estudiado menos es el impacto en los sistemas energéticos y cómo las comunidades pueden evitar costosas interrupciones. como apagones parciales o totales.

Ahora, un equipo internacional de científicos ha publicado un nuevo estudio que propone una metodología de optimización para diseñar sistemas de energía resistentes al clima y para ayudar a garantizar que las comunidades puedan satisfacer las necesidades energéticas futuras dada la variabilidad climática y climática. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en Energía de la naturaleza .

"Por un lado está la demanda de energía:hay diferentes tipos de necesidades de construcción, como calefacción, enfriamiento, e iluminación. Debido al cambio climático a largo plazo y a los fenómenos meteorológicos extremos a corto plazo, el ambiente exterior cambia, que conduce a cambios en la demanda de energía de los edificios, "dijo Tianzhen Hong, un científico del laboratorio de Berkeley que ayudó a diseñar el estudio. "Por otro lado, el clima también puede influir en el suministro de energía, como la generación de energía hidroeléctrica, turbinas solares y eólicas. Eso también podría cambiar debido a las condiciones climáticas ".

Trabajando con colaboradores de Suiza, Suecia, y Australia, y dirigido por un científico de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), El equipo desarrolló un método de optimización robusto estocástico para cuantificar los impactos y luego utilizar los datos para diseñar sistemas de energía resistentes al clima. Los métodos de optimización estocástica se utilizan a menudo cuando las variables son aleatorias o inciertas.

"Los sistemas de energía están diseñados para funcionar durante 30 años o más. La práctica actual es simplemente asumir las condiciones climáticas típicas de la actualidad; los planificadores y diseñadores urbanos no suelen tener en cuenta las incertidumbres futuras, "dijo Hong, un científico computacional que lidera el modelado y simulación de energía a múltiples escalas en Berkeley Lab. "Hay mucha incertidumbre sobre el clima y el tiempo futuros".

"Sistemas de energía, "como se define en el estudio, satisfacer las necesidades energéticas, y a veces almacenamiento de energía, a un grupo de edificios. La energía suministrada podría incluir gas o electricidad de fuentes convencionales o renovables. Estos sistemas de energía comunitaria no son tan comunes en los EE. UU., Pero se pueden encontrar en algunos campus universitarios o en parques empresariales.

Los investigadores investigaron una amplia gama de escenarios para 30 ciudades suecas. Descubrieron que, en algunos escenarios, los sistemas energéticos de algunas ciudades no podrían generar suficiente energía. Notablemente, La variabilidad climática podría crear una brecha del 34% entre la generación y la demanda total de energía y una caída del 16% en la confiabilidad del suministro de energía, una situación que podría conducir a apagones.

"Observamos que los sistemas energéticos actuales están diseñados de una manera que los hace altamente susceptibles a eventos climáticos extremos como tormentas y olas de calor, "dijo Dasun Perera, científico del Laboratorio de Física de la Construcción y Energía Solar de la EPFL y autor principal del estudio. "También descubrimos que el clima y la variabilidad meteorológica provocarán fluctuaciones significativas en la energía renovable que se alimenta a las redes eléctricas, así como en la demanda de energía. Esto hará que sea difícil igualar la demanda de energía y la generación de energía. Hacer frente a los efectos del cambio climático es va a resultar más difícil de lo que pensábamos anteriormente ".

Los autores señalan que 3.500 millones de personas viven en áreas urbanas, consumiendo dos tercios de la energía mundial, y para 2050 se espera que las áreas urbanas alberguen a más de dos tercios de la población mundial. "Los sistemas de energía distribuida que apoyan la integración de tecnologías de energía renovable apoyarán la transición energética en el contexto urbano y desempeñarán un papel vital en la adaptación y mitigación del cambio climático, " ellos escribieron.

Hong dirige un grupo de investigación de ciencias urbanas en Berkeley Lab que estudia cuestiones energéticas y medioambientales a escala de la ciudad. El grupo es parte de la División de Tecnología de Edificios y Sistemas Urbanos de Berkeley Lab, que durante décadas ha estado a la vanguardia de la investigación sobre el avance de la eficiencia energética en el entorno construido.