Засуха приводит к увеличению выбросов ископаемого топлива

Засуха сокращает выработку гидроэлектроэнергии на западе Соединенных Штатов, а электростанции, работающие на ископаемом топливе, в соседних районах компенсируют большую часть потерь.

Согласно новому исследованию, увеличение сжигания ископаемого топлива во время засухи создает большую нагрузку на окружающую среду и здоровье населения, расположенного вблизи электростанций, работающих на ископаемом топливе, на которые фактическая засуха может не повлиять. Цена засухи, по словам ученых, превышает стоимость потери гидроэлектроэнергии.

Более того, будущие сценарии использования возобновляемых источников энергии могут не удовлетворить потребности в электроэнергии во время засухи, сказал Минхао Цю, ведущий исследователь исследования и специалист по системе Земли в Стэнфордском университете в Калифорнии. «Возможно, в обычный год возобновляемые источники энергии будут генерировать более 80% нашей электроэнергии», — сказал он. «Но в условиях засухи, когда нам нужен какой-то дополнительный источник для покрытия дефицита электроэнергии, эти энергетические сценарии предполагают, что мы будем в значительной степени зависеть от ископаемого топлива».

Потребности жителей в энергии не просто исчезают во время засухи, а иногда даже растут.

Поскольку антропогенное изменение климата приводит к нагреванию планеты, в подверженных засухе районах засушливые периоды становятся более длительными и частыми. Уменьшение количества осадков означает меньше воды, протекающей через гидроэлектростанции, и меньше энергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями. Предыдущие исследования показали, что экстремальные явления, подобные тем, которые обрушились на Калифорнию в 2012–2016 годах, могут стоить потребителям 0,5–1,5 миллиарда долларов в год.

Каждую пятницу получайте самые увлекательные научные новости недели на свой почтовый ящик.

Но потребности жителей в энергии не просто исчезают во время засухи — на самом деле, они иногда растут, поскольку засушливые условия могут сочетаться с волнами жары, которые заставляют людей включать кондиционеры. Так какие же источники энергии заменят утраченную гидроэлектроэнергию, кто производит эту энергию и во что это обходится жителям?

Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи собрали архивные данные о засухе, производстве электроэнергии на электростанциях и выбросах углекислого газа на западе США за период 2001–2021 годов. Они разделили регион на три района — северо-запад, юго-запад и Калифорнию — чтобы изучить, как производство энергии и выбросы углекислого газа менялись в каждом районе во время засухи, даже если засуха происходила в другом районе.

По словам Цю, выработка электростанций, работающих на ископаемом топливе, увеличилась на 65% по сравнению с периодами без засухи. Это произошло главным образом потому, что энергия электростанций, работающих на ископаемом топливе, заменила гидроэлектроэнергию, потерянную из-за засухи. Заводы по производству ископаемого топлива могут наращивать производство быстрее, чем возобновляемые источники энергии.

Тем не менее, генераторам на ископаемом топливе также нужна вода как часть процесса охлаждения. Недостаток доступной воды означает, что даже эти станции работают неэффективно, поэтому для производства необходимой энергии требуется еще больше топлива. Волны жары и лесные пожары, вызванные засухой, также могут повлиять на эффективность электростанций с солнечными или ветровыми источниками; ископаемое топливо, возможно, также должно будет компенсировать эту потерянную энергию.

Команда обнаружила, что более половины увеличения сжигания ископаемого топлива происходит за пределами пострадавшего от засухи региона. Это объясняется объединенной энергосетью, которая позволяет близлежащим районам увеличивать выработку электроэнергии и экспортировать ее в районы, пострадавшие от засухи. Цю объяснил, что в нормальных условиях, например, северо-запад экспортирует гидроэлектроэнергию в Калифорнию и на юго-запад. Но во время сильной засухи северо-запад не может экспортировать столько энергии в два других региона.

«Поэтому [во время засухи на северо-западе] Калифорнии и юго-западу необходимо найти дополнительные источники электроэнергии для покрытия своих потребностей», — сказал он. «И что мы находим в исторических данных, так это то, что они наращивают свои собственные электростанции, работающие на ископаемом топливе». В результате увеличения выбросов углекислого газа ухудшается качество воздуха и подвергается риску здоровье людей за пределами границ засухи.

Команда обнаружила, что около 12% общих выбросов углекислого газа в регионе были вызваны засухой.