Nghiên cứu khám phá tác động của biến đổi khí hậu đối với cung và cầu năng lượng gió và mặt trời
Minh họa khái niệm về tác động của biến đổi khí hậu đối với cung, cầu và SDM của hệ thống năng lượng gió và mặt trời. Ảnh: Liu và cộng sự, Nature Energy (2023). DOI: 10.1038/s41560-023-01304-w
Trong vài thập kỷ qua, các giải pháp năng lượng bền vững dựa vào các nguồn tái tạo, đặc biệt là mặt trời và gió, ngày càng trở nên tiên tiến và phổ biến. Nhiều quốc gia trên toàn thế giới đã cam kết giảm đáng kể lượng khí thải carbon trong thập kỷ tới hoặc lâu hơn, và những công nghệ này sẽ chứng tỏ vai trò quan trọng trong việc đạt được điều này.
Các ước tính của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho thấy rằng đến năm 2050, các công nghệ năng lượng gió và năng lượng mặt trời có thể đóng góp vào việc tạo ra khoảng 62% năng lượng của thế giới. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy cung và cầu của cả năng lượng gió và mặt trời có thể bị ảnh hưởng xấu bởi biến đổi khí hậu.
Về nguồn cung cấp, hầu hết các giải pháp năng lượng gió và mặt trời đều phụ thuộc nhiều vào thời tiết, do đó các sự kiện khí tượng bất ngờ có thể ảnh hưởng xấu đến khả năng tạo ra năng lượng của chúng. Về nhu cầu, sự nóng lên toàn cầu có thể làm tăng nhu cầu về thiết bị làm mát và giảm nhu cầu sưởi ấm, và nhiệt độ cao nhất (ví dụ: sóng nhiệt hoặc thời tiết rất lạnh) có thể thúc đẩy nhu cầu năng lượng toàn cầu tăng đột ngột.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc Kinh, Đại học Brown và các viện nghiên cứu khác trên toàn thế giới gần đây đã thực hiện một nghiên cứu nhằm hiểu rõ hơn về biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến việc lập kế hoạch cung và cầu năng lượng gió và mặt trời như thế nào. Bài báo của họ, được xuất bản trên Nature Energy, nhấn mạnh sự cần thiết của ngành năng lượng trong việc đưa ra các biện pháp can thiệp có thể giải quyết các vấn đề tiềm ẩn có thể phát sinh do biến đổi khí hậu.
Laibao Liu, một trong những nhà nghiên cứu thực hiện nghiên cứu, nói với Tech Xplore: “Lấy cảm hứng từ mục tiêu trung hòa carbon của Trung Quốc, chúng tôi bước vào lĩnh vực nghiên cứu năng lượng. "Vì vậy, chúng tôi bắt đầu nghiên cứu năng lượng của mình bằng cách tập trung vào năng lượng gió và mặt trời của Trung Quốc. Sau đó, chúng tôi nhìn xa hơn ra toàn cầu và nhắm đến việc đánh giá rủi ro biến đổi khí hậu đối với các hệ thống năng lượng và gió toàn cầu."
Là một phần trong nghiên cứu của họ, Liu và các đồng nghiệp đã phân tích kết quả đầu ra hàng ngày của mô phỏng khí hậu dựa trên 12 mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) tiên tiến nhất. Đây là những mô hình dự đoán các quá trình khí hậu, biểu thị chúng trên lưới 3D được đặt trên bản đồ thế giới.
12 mô hình được các nhà nghiên cứu sử dụng đã được phát triển như một phần của nỗ lực nghiên cứu được gọi là Dự án so sánh liên mô hình kết hợp giai đoạn 6 (CMIP6). Nhóm đã xem xét khí hậu hiện tại, dưới dạng mô phỏng khí hậu kéo dài từ năm 1985 đến năm 2014, cũng như dự đoán về khí hậu trong tương lai (từ năm 2041 đến năm 2100).
Nhìn chung, kết quả phân tích của họ cho thấy rằng vào cuối thế kỷ này, các hệ thống năng lượng với sự phụ thuộc khác nhau vào năng lượng gió và mặt trời có thể bị giảm đáng kể trong sự cân bằng giữa cung và cầu do biến đổi khí hậu. Nguồn cung cấp năng lượng tái tạo nhỏ hơn hoặc thay đổi nhiều hơn có thể ảnh hưởng đặc biệt đến trận đấu này ở các vĩ độ từ trung bình đến cao.
Điều thú vị là nhóm cũng nhận thấy rằng ở một số khu vực, nhu cầu sưởi ấm giảm do sự nóng lên toàn cầu có thể làm giảm bớt hoặc đảo ngược những tác động này. Mặt khác, ở các vĩ độ thấp hơn, mặc dù nguồn cung cấp năng lượng mặt trời có thể lớn hơn, nhưng nhu cầu làm mát có thể tăng mạnh do nhiệt độ cao không thể chịu nổi, ảnh hưởng xấu đến sự phù hợp giữa cung và cầu.
Liu giải thích: "Chúng tôi đã sử dụng thông tin khí hậu trong tương lai được dự báo bởi các mô hình khí hậu toàn cầu tiên tiến nhất và xây dựng một khuôn khổ mới trong đánh giá". "Dựa trên kết quả của chúng tôi, chúng tôi đề nghị các nhà hoạch định hệ thống năng lượng tính đến thông tin biến đổi khí hậu trong tương lai, nếu không, họ có thể bị mất điện do rủi ro khí hậu chưa từng có."
Nghiên cứu gần đây của Liu và các đồng nghiệp của ông đưa ra một số ước tính chung về những tác động có thể có mà biến đổi khí hậu có thể gây ra đối với ngành năng lượng gió và mặt trời trong tương lai, đặc biệt là về mối quan hệ giữa cung và cầu năng lượng. Những phát hiện này có thể là lời cảnh báo cho các nhà cung cấp và nhà nghiên cứu năng lượng, khuyến khích họ nghĩ ra các giải pháp khả thi mới để giảm thiểu tác động bất lợi của biến đổi khí hậu và thời tiết khó lường đối với cung-cầu năng lượng tái tạo.
"Trong các nghiên cứu tiếp theo của chúng tôi, chúng tôi cũng có thể tập trung vào các giai đoạn xảy ra tình trạng thiếu năng lượng", Mengxi Wu, một nhà nghiên cứu khác tham gia nghiên cứu, cho biết thêm.
