على مدى العقود القليلة الماضية، أصبحت حلول الطاقة المستدامة التي تعتمد على المصادر المتجددة، وخاصة الشمس والرياح، متقدمة وواسعة الانتشار بشكل متزايد. التزمت العديد من البلدان في جميع أنحاء العالم بخفض انبعاثات الكربون بشكل كبير في العقد المقبل أو نحو ذلك، وستكون هذه التقنيات حاسمة في تحقيق ذلك. تشير تقديرات وكالة الطاقة الدولية إلى أنه بحلول عام 2050 يمكن أن تساهم تقنيات طاقة الرياح والطاقة الشمسية في توليد ما يقرب من 62٪ من طاقة العالم.
أظهرت الدراسات الحديثة أن العرض والطلب لكل من طاقة الرياح والطاقة الشمسية يمكن أن يتأثروا سلبًا بتغير المناخ. من حيث الإمداد، تعتمد معظم حلول طاقة الرياح والطاقة الشمسية بشكل كبير على الطقس، وبالتالي فإن أحداث الأرصاد الجوية غير المتوقعة يمكن أن تؤثر سلبًا على قدرتها على توليد الطاقة. من حيث الطلب، يمكن أن يؤدي الاحترار العالمي إلى زيادة الحاجة إلى معدات التبريد وتقليل الحاجة إلى التدفئة، ويمكن أن تؤدي القمم الشديدة في درجات الحرارة (على سبيل المثال، موجات الحرارة أو الطقس شديد البرودة) إلى حدوث طفرات مفاجئة في الطلب العالمي على الطاقة.
أجرى باحثون في جامعة بكين وجامعة براون ومعاهد أخرى في جميع أنحاء العالم مؤخرًا دراسة تهدف إلى فهم أفضل لكيفية تأثير تغير المناخ على تخطيط العرض والطلب على طاقة الرياح والطاقة الشمسية. تسلط ورقتهم الضوء على حاجة قطاع الطاقة إلى ابتكار تدخلات يمكن أن تعالج القضايا المحتملة التي يمكن أن تنشأ نتيجة لتغير المناخ. يقول لايباو ليو، أحد الباحثين الذين أجروا الدراسة: “بإلهام من هدف حياد الكربون في الصين، دخلنا في مجال أبحاث الطاقة”. “لذلك، نبدأ أبحاث الطاقة لدينا بالتركيز على طاقة الرياح والطاقة الشمسية في الصين. ثم ننظر إلى العالم بأسره ونهدف إلى تقييم مخاطر تغير المناخ على أنظمة الرياح والطاقة العالمية.”
كجزء من دراستهم، قام ليو وزملاؤه بتحليل المخرجات اليومية لمحاكاة المناخ بناءً على 12 نموذجًا مناخيًا عالميًا حديثًا (GCMs). هذه نماذج تتنبأ بالعمليات المناخية، وتمثلها على شبكة ثلاثية الأبعاد موضوعة على خريطة العالم. تم تطوير النماذج الـ 12 التي استخدمها الباحثون كجزء من مسعى بحثي يُعرف باسم مشروع المقارنة بين النموذج المقترن، المرحلة 6 (CMIP6). نظر الفريق في المناخ الحالي، في شكل محاكاة مناخية تمتد من 1985 إلى 2014، بالإضافة إلى تنبؤات بالمناخ المستقبلي (من 2041 إلى 2100).
بشكل عام، تشير نتائج تحليلاتهم إلى أنه بحلول نهاية هذا القرن، يمكن أن تشهد أنظمة الطاقة ذات الاعتماد المتفاوت على طاقة الرياح والطاقة الشمسية انخفاضًا كبيرًا في تطابق العرض والطلب بسبب تغير المناخ. يمكن أن يؤثر العرض الأصغر أو الأكثر تغيرًا للطاقة المتجددة بشكل خاص على هذا التطابق في خطوط العرض المتوسطة إلى العالية. ومن المثير للاهتمام، وجد الفريق أيضًا أنه في بعض المناطق، يمكن أن يؤدي انخفاض الطلب على التدفئة نتيجة للاحتباس الحراري إلى تخفيف أو عكس هذه التأثيرات.
من ناحية أخرى، على خطوط العرض المنخفضة، على الرغم من أن إمداد الطاقة الشمسية يمكن أن يكون أكبر، يمكن أن تزداد متطلبات التبريد بشكل كبير بسبب درجات الحرارة المرتفعة بشكل لا يطاق، مما يؤثر سلبًا على المطابقة بين العرض والطلب. وأوضح ليو قائلاً: “لقد استخدمنا المعلومات المناخية المستقبلية التي توقعتها أحدث النماذج المناخية العالمية وقمنا ببناء إطار عمل جديد في التقييم”. “بناءً على نتائجنا، نقترح على مخططي أنظمة الطاقة أن يأخذوا معلومات تغير المناخ المستقبلية في الحسبان، وإلا فقد يتعرضون لانقطاع التيار الكهربائي بسبب مخاطر مناخية غير مسبوقة.”
تقدم الدراسة الأخيرة التي أجراها ليو وزملاؤه بعض التقديرات العامة للتأثيرات المحتملة لتغير المناخ على قطاع طاقة الرياح والطاقة الشمسية في المستقبل، لا سيما على العلاقة بين العرض والطلب على الطاقة. يمكن أن تكون هذه النتائج بمثابة تحذير لموردي الطاقة والباحثين، وتشجيعهم على ابتكار حلول جديدة قابلة للتطبيق للتخفيف من الآثار السلبية لتغير المناخ والطقس غير المتوقع على العرض والطلب على الطاقة المتجددة. وأضاف مينجكسي وو، باحث آخر مشارك في الدراسة: “في دراساتنا القادمة، قد نركز أيضًا على الفترات التي حدث فيها نقص الطاقة”.