Dua studi baru yang dipimpin oleh seorang peneliti North Carolina State University menawarkan pratinjau tentang apa yang dapat dialami oleh konsumen listrik di Pantai Barat di bawah dua skenario masa depan yang berbeda: satu di mana panas yang berlebihan karena perubahan iklim membebani pasokan listrik, dan satu di mana jaringan bergeser ke arah yang terbarukan energi sementara iklim mengikuti tren historis. Dalam kedua kasus tersebut, mereka menemukan bahwa biaya daya dan keandalan tetap rentan terhadap cuaca ekstrem.
"Dampak perubahan iklim dan cuaca ekstrem di jaringan, sebagian besar dalam bentuk kekeringan dan gelombang panas, akan menjadi lebih buruk di bawah perubahan iklim," kata Jordan Kern, asisten profesor sumber daya kehutanan dan lingkungan di NC State. "Bahkan ketika jaringan Pantai Barat beralih dari bahan bakar fosil ke angin dan matahari, peristiwa cuaca ekstrem ini masih akan memengaruhi keandalan sistem dan harga listrik."
Diterbitkan di jurnal Earth's Future, kedua studi memproyeksikan pasokan dan permintaan listrik di masa depan di bawah skenario terpisah. Dalam studi pertama, para peneliti menggunakan model komputer untuk mensimulasikan dampak perubahan iklim pada jaringan listrik saat ini di California dan Pacific Northwest. Mereka mengevaluasi harga dan keandalan jaringan di bawah 11 skenario iklim yang berbeda antara tahun 2030 dan 2060, menggunakan beberapa model ilmiah tentang bagaimana iklim akan berubah di bawah "skenario terburuk" emisi bahan bakar fosil, dan skenario lain yang tidak terlalu parah.
"Skenario terburuk layak untuk dilihat bahkan jika ada beberapa bukti bahwa dunia akan cukup mengurangi emisi bahan bakar fosil untuk menghindarinya," kata Kern.
Para peneliti menemukan risiko pemadaman listrik yang lebih besar di musim panas dan awal musim gugur, sebagian besar didorong oleh panas ekstrem di California yang menyebabkan tingginya permintaan listrik saat orang mendinginkan rumah mereka. Mereka memproyeksikan akan ada kejadian kekurangan di semua kecuali satu skenario di mana perubahan iklim mempengaruhi pembangkit listrik di kedua wilayah secara bersamaan.
Namun, mereka mencatat kekurangan daya ini akan tetap relatif jarang. Maksimum di bawah kasus terburuk adalah 72 jam kekurangan pasokan listrik di seluruh Pantai Barat selama 31 tahun.
"Karena semakin panas dan semakin panas, dan permintaan listrik semakin tinggi, kami memperkirakan jaringan akan gagal," kata Kern. "Peristiwa panas ekstrem itu akan menjadi jauh lebih parah."
Panas yang ekstrem di California juga akan mempengaruhi harga dan pasokan listrik di Pacific Northwest. Secara historis, daerah telah berbagi kekuasaan.
"Jika, dan itu adalah 'jika' besar, pertukaran listrik yang bersejarah terus berlanjut, dan California memiliki permintaan listrik yang tinggi karena panas, hal itu dapat menyebabkan Pacific Northwest kehabisan listrik, karena mereka tidak akan dapat memenuhi permintaan mereka sendiri," kata Kern.
Mereka juga menemukan bahwa perubahan iklim dapat berdampak langsung ke Pacific Northwest dengan membatasi pasokan tenaga air, yang ditenagai oleh listrik oleh air. Salju berfungsi sebagai daya yang tersimpan, sehingga pengurangan salju atau perubahan waktu pencairan salju mengurangi daya yang tersedia di musim panas.
Efek terbesar dari perubahan iklim di Pacific Northwest juga akan terjadi pada akhir musim panas atau awal musim gugur, ketika jaringan listrik sudah tertekan. Bahkan sedikit penurunan aliran sungai pada bulan September yang disebabkan oleh perubahan iklim, bersama dengan peningkatan permintaan listrik musim panas, akan cukup untuk menyebabkan lebih banyak kejadian kekurangan di Pacific Northwest. Namun, mereka juga memproyeksikan kejadian kekurangan di seluruh Pantai Barat karena dampak iklim di Pacific Northwest saja jarang terjadi.
Selain masalah keandalan, para peneliti juga menemukan bahwa perubahan iklim akan meningkatkan harga listrik. Dalam kasus terburuk di mana perubahan iklim berdampak pada pasokan dan permintaan listrik di California dan di Pacific Northwest, mereka mengharapkan lebih banyak jam di mana harga grosir listrik mencapai batas $1,000 megawatt per jam di California, terutama di akhir musim panas. Perubahan iklim di California juga akan berdampak signifikan pada harga di Pacific Northwest.
"Ketika harga naik menjadi $1,000 per megawatt jam, jaringan itulah yang membunyikan bel alarm," kata Kern. "Mereka membuat listrik begitu mahal sebagian untuk mendorong orang untuk mengkonsumsi lebih sedikit."
Dalam studi kedua, para peneliti mengevaluasi harga listrik hingga tahun 2050 dengan lebih banyak sumber energi terbarukan yang ditambahkan ke jaringan listrik, sambil mengasumsikan pembangkit listrik tenaga gas alam akan tetap ada sebagai cadangan. Mereka membandingkan lima skenario untuk setiap pasar: dua skenario yang memvariasikan campuran matahari dan angin berdasarkan biaya; satu skenario dengan lebih banyak baterai ditambahkan untuk menyimpan daya; skenario di mana banyak orang mengadopsi kendaraan listrik; dan tren status quo. Mereka menilai biaya listrik dalam sistem yang berbeda ini di bawah 100 tahun yang mewakili peristiwa cuaca normal dan ekstrem yang dapat terjadi di bawah kondisi iklim bersejarah -- tanpa pemanasan iklim tambahan.
"Dengan jaringan Pantai Barat sekarang, kami mengetahui hal-hal tertentu tentang kinerjanya karena sangat bergantung pada pembangkit listrik tenaga air -- sehingga tahun kering adalah tahun yang buruk dan tahun basah adalah hal yang baik," kata Kern. "Apa yang ingin kami ketahui adalah: saat Anda mendekarbonisasi jaringan di Barat, menambahkan kendaraan listrik, baterai, matahari, dan angin, apakah itu berubah sama sekali?"
Bahkan dengan energi terbarukan, mereka menemukan kekeringan dan panas ekstrem masih akan mendorong harga ekstrem -- dengan tahun "baik" dari harga terendah yang didorong oleh suhu ringan dan aliran tinggi, dan harga tertinggi didorong oleh panas atau kekeringan ekstrem.
"Ketika Anda memikirkan tahun-tahun yang paling buruk, kondisi itu masih akan didorong oleh apa yang mendorong peristiwa itu hari ini: kekurangan air atau gelombang panas di tengah musim panas," kata Kern. "Menambahkan energi terbarukan tidak mengubah tahun yang paling buruk atau terbaik, tetapi semacam menggeser keadaan di tengah."
Di California, skenario masa depan dengan peningkatan energi angin menyebabkan harga terendah, diikuti oleh matahari. Di Pacific Northwest, skenario dengan jumlah angin dan matahari tertinggi memiliki harga terendah. Kekurangan pasokan akan paling sering terjadi di bawah jalur dengan permintaan terbesar untuk kendaraan listrik.
"Karena jaringan menggunakan lebih banyak angin dan matahari, harganya turun karena lebih murah, dan itu mendorong keluarnya gas alam," kata Kern. "Pengecualiannya adalah ketika Anda memiliki permintaan daya yang tinggi dari kendaraan listrik, permintaan menjadi sangat tinggi, itu merusak sistem. Ini sangat jarang terjadi pada model kami, tetapi itu terjadi ketika tidak ada banyak air dan ada gelombang panas."
Kern mengatakan pengurangan yang mereka proyeksikan dalam emisi gas rumah kaca di bawah lima skenario adalah "konservatif;" model mereka memetakan hingga 50 persen de-karbonisasi hingga tahun 2050, sementara sebagian besar negara bagian Pantai Barat telah menetapkan tujuan untuk membuat perubahan yang lebih substansial lebih cepat.
"Temuan utama kami adalah bahwa ketika jaringan mengalami dekarbonisasi, Anda masih akan dibiarkan dengan kerentanan terhadap air dan panas," kata Kern. "Ini adalah sistem yang tidak bisa lari dari itu."
Studi, "Pengaruh Perubahan Iklim pada Dinamika Pasar Listrik Antar Wilayah di Pantai Barat AS," diterbitkan online di Earth's Future pada 7 Desember 2021. Selain Kern, penulis lainnya adalah Joy Hill, David E. Rupp , Nathalie Voisin dan Gregory Characklis. Studi ini didukung oleh program INFEWS National Science Foundation di bawah penghargaan 1639268 T2 dan 170082 T1.
Studi kedua, "Jalur teknologi dapat membantu mendorong paparan jaringan Pantai Barat AS terhadap ketidakpastian hidrometerologis," diterbitkan online di Earth's Future pada 28 Desember 2022. Selain Kern, penulis lain termasuk Jacob Wessel, Nathalie Voisin, Konstantinos Oikonomou dan Jannik Haas. Studi ini didanai oleh US Department of Energy Office of Science sebagai bagian dari penelitian di Dinamika Multisektor, Program Pemodelan Sistem Bumi dan Lingkungan serta penghargaan program INFEWS National Science Foundation 1639268.
