Villes climatiques sœurs, les données des services publics prédisent les futures demandes en eau et en électricité


Selon une équipe internationale de chercheurs, Ciudad Mante, au Mexique, pourrait aider Tampa, en Floride, à planifier l’évolution de la demande en eau et en électricité en raison du changement climatique. Dirigés par Renee Obringer, professeur adjoint d’ingénierie énergétique et minérale à Penn State, les chercheurs ont utilisé des données sur les services publics et des analogues climatiques – des villes contemporaines avec des climats proches de ceux que d’autres villes devraient connaître à l’avenir – pour évaluer comment le changement climatique pourrait impact sur la consommation résidentielle d’eau et d’électricité dans 46 villes des États-Unis.

Leur modèle informatiquement efficace prévoyait de fortes différences régionales pour la demande future en eau et en électricité, certaines villes pouvant connaître une augmentation de la demande estivale en eau et en électricité allant jusqu’à 15 % et 20 %, respectivement, en raison du changement climatique. Les chercheurs ont publié leurs résultats, qui pourraient éclairer la manière dont les villes apprennent les unes des autres dans la planification de l’atténuation du changement climatique, dans la revue Une Terre.

« Nous essayons de comprendre comment les futurs scénarios de changement climatique pourraient avoir un impact sur la demande en eau et en électricité dans les villes américaines », a déclaré Obringer. « Que montrent réellement ces changements en termes d’évolution de notre demande globale, et comment pouvons-nous combler le fossé entre les données de recherche et la pratique pour aider les agences de gestion à planifier la résilience aux changements futurs et à mieux servir les résidents ? »

Selon les chercheurs, comprendre comment le changement climatique affecte la façon dont la société utilise l’eau et l’électricité – de l’utilisation accrue de la climatisation à une irrigation plus résidentielle – et comment ces impacts continueront d’évoluer est essentiel pour construire et gérer des systèmes d’infrastructures résilients. Le problème réside dans le manque de modèles disponibles pour réaliser de telles évaluations d’impact à cette échelle régionale, a déclaré Obringer, car la plupart des modèles de changement climatique sont davantage concernés par les tendances mondiales et nécessitent une puissance de calcul importante pour être traités. Une autre difficulté réside dans le fait que les données sur l’eau et l’électricité sont généralement suivies et analysées séparément, les articles scientifiques isolant les services publics dans leur analyse, sauf dans le cadre de scénarios spécifiques d’hydroélectricité et de refroidissement par eau.

Malgré la séparation, Obringer a souligné que l’interconnexion fait généralement partie intégrante du système, car l’eau est fréquemment utilisée pour le refroidissement dans la production d’électricité, et l’électricité est utilisée pour alimenter les systèmes qui traitent, pompent et distribuent l’eau.

Pour former un modèle permettant de prédire les interactions futures, les chercheurs ont entrepris de compiler des données d’observation antérieures sur les services publics, mais cela s’est avéré être le microcosme parfait de la façon dont la séparation crée des obstacles à la collaboration. Obringer a rapidement trouvé des données sur la consommation d’électricité disponibles auprès des agences gouvernementales américaines. Cependant, les données sur l’eau ne sont pas redevables aux mêmes organismes de transmission régionaux, ce qui l’a amenée à envoyer des demandes d’informations sur la liberté d’agir aux sociétés de services publics ; un peu plus de la moitié ont répondu.

« L’isolement du côté des services publics est préoccupant, car les services publics élaborent des plans pour l’avenir en comprenant que le changement climatique va probablement modifier leur demande, mais ils ne tiennent peut-être pas compte de la façon dont cela modifiera également le profil de l’eau, ce qui, à leur tour, ont un impact sur leur profil de demande », a déclaré Obringer. « Comprendre et planifier cette interaction est essentiel pour faire face aux impacts induits par le changement climatique. »

Même lorsque les données sont disponibles, a déclaré Obringer, la plupart des études utilisent des modèles de circulation générale mondiale à grande échelle qui nécessitent des systèmes informatiques sophistiqués et produisent des données techniques difficiles à accéder et à interpréter pour les parties prenantes régionales, selon Obringer. Pour aider à combler cette lacune, les chercheurs ont intégré les données d’une étude précédente de Matt Fitzpatrick, directeur associé de la recherche au Centre des sciences de l’environnement de l’Université du Maryland, qui analysait à quoi ressembleraient 540 villes américaines, y compris le State College, dans 60 ans, sur la base de plusieurs variables, puis les avons comparées aux régions actuelles.

Grâce à ces informations, combinées aux données d’observation de la réanalyse régionale nord-américaine des Centres nationaux d’information environnementale et à la demande couplée d’eau et d’électricité résidentielle obtenue pour chaque ville d’intérêt, le modèle d’Obringer pourrait désormais projeter le lien entre l’eau et l’énergie à une échelle sans précédent.

« Personne ne sait vraiment ce que signifie l’augmentation de la température d’un degré et demi Celsius », a déclaré Obringer. « Au lieu de cela, nous pouvons utiliser des analogies pour dire que le climat de la ville de New York dans 60 ans ressemblera à peu près à celui du nord de l’Arkansas aujourd’hui. Cela fournit une nouvelle méthodologie qui permet aux communautés de lutter contre toutes les implications sur la façon de gérer leur réseau électrique ou leur eau. sources et tenir compte de ce dont ils pourraient avoir besoin à l’avenir. »

Le modèle prévoyait une augmentation générale de la demande en électricité pour le pays avec de légères augmentations de la demande en eau, mais de fortes variations dans les tendances régionales persistaient. Il a été démontré que certaines régions, comme Tampa, ont potentiellement besoin de moins d’eau, car son analogue, Ciudad Mante, reçoit plus de précipitations annuelles. Cependant, l’ouest des États-Unis devrait connaître une augmentation de sa consommation d’eau, ce qui pourrait exercer une pression supplémentaire sur le système d’approvisionnement en eau, compte tenu des problèmes régionaux liés à la sécheresse. À Chicago, des études précédentes sur le modèle de circulation générale mondiale prévoyaient une augmentation de 12 % de la consommation d’électricité, tandis que l’approche du lien eau-énergie de ce modèle prévoyait une augmentation potentielle de 20 % de la demande d’électricité.

Quelle qu’en soit la cause, le fait de ne pas tenir compte avec précision des changements dans la demande d’électricité peut conduire à des résultats désastreux, a déclaré Obringer. Dans l’un des pires scénarios basés sur des changements de demande dus à des trajectoires socio-économiques partagées, l’équipe a examiné le comté de Los Angeles, qui prévoit d’atteindre 100 % d’énergie renouvelable d’ici 2050. Si l’augmentation prévue de la demande induite par le climat n’est pas prise en compte, le Le pays pourrait ne pas atteindre les 3,8 millions de mégawattheures d’électricité nécessaires. La différence nécessiterait 14 000 éoliennes supplémentaires, ce qui équivaut à environ 20 % du parc opérationnel américain actuel. Obringer a souligné que lorsqu’une ville ne répond pas à la demande, non seulement cela pourrait entraîner des pannes d’électricité potentielles et aggraver les inégalités sociales, mais la ville pourrait également se rabattre sur une production d’électricité à forte intensité de carbone, aggravant encore la crise climatique.

« La planification des infrastructures, qui se fait généralement 30 à 40 ans à l’avance, nécessite beaucoup de financement et est censée durer tout aussi longtemps avec autant d’incertitude », a déclaré Obringer. « Simplement, ce modèle propose une autre méthodologie pour aider à tester différents scénarios, à voir nos gammes de résultats et à trouver la voie la plus optimale pour permettre la plus grande flexibilité à l’avenir. »

Alors que l’étude s’est principalement concentrée sur la demande, les chercheurs ont déclaré que d’autres peuvent proposer une analyse plus approfondie basée sur des variations et des scénarios supplémentaires spécifiques à leur région.

« Si nous pouvons trouver un moyen de rendre ces impacts plus tangibles — et je pense que ce modèle est un autre outil dans la boîte à outils qui peut le faire — cela contribuera grandement à améliorer la communication, à améliorer la prise de décision et, espérons-le, à garantir que toute stratégie d’adaptation que nous avons est scientifiquement étayée et, en fin de compte, équitable et profite à la communauté », a déclaré Obringer.

Roshanak Nateghi, professeur agrégé, et Jessica Knee, chercheuse de premier cycle à l’Université Purdue ont également contribué ; Kaveh Madani, directeur de l’Institut de l’Université des Nations Unies pour l’eau, l’environnement et la santé ; et Rohini Kumar, chercheur au Centre Helmholtz pour la recherche environnementale à Leipzig, en Allemagne.

La National Science Foundation et le National Socio-Environmental Synthesis Center ont soutenu cette recherche.

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