Modellierung der Wassersysteme des westlichen US zur Unterstützung der klimaresilienten Planung des Elektrizitätssystems

Zusammenfassung Elektrizitäts- und Wassersysteme im westlichen US (WUS) sind eng miteinander verbunden, wobei Wasserkraft 20% der jährlichen Gesamtproduktion des WUS ausmacht und wasserbezogene Elektrizität etwa 7% des gesamten Elektrizitätsverbrauchs im WUS umfasst. Aufgrund dieser Abhängigkeiten wird die Bedrohung durch den Klimawandel für die Ressourcen des WUS wahrscheinlich kumulative Auswirkungen auf die Elektrizität im Western Interconnect-Netz haben. Diese Studie beschreibt ein wasserwirtschaftliches Modell für den gesamten WUS mit besonderem Schwerpunkt auf der Schätzung der Klimawirkungen auf die Wasserkraftproduktion und den wasserbezogenen Elektrizitätsverbrauch, das mit einem Netzerweiterungsmodell verbunden werden kann, um die klimaresiliente Elektrizitätsplanung zu unterstützen. Das Wassersystemmodell kombiniert klimatisch bedingte physikalische Hydrologie und das Management sowohl von Wasserangebot als auch von der Nachfragezuweisung und wird auf ein Ensemble von 15 Klimaszenarien bis 2050 angewendet. Die Modelergebnisse zeigen einen Rückgang des Abflusses in wichtigen Bassins des WUS unter den meisten Szenarien. Der jährliche wasserbezogene Elektrizitätsverbrauch steigt um bis zu 4% und in den Sommermonaten um bis zu 6%, bedingt durch wachsende landwirtschaftliche Anforderungen, die zunehmend durch eine Verlagerung hin zu energieintensivem Grundwasser zur Ersetzung von abnehmendem Oberflächenwasser gedeckt werden. Die jährliche Wasserkraftproduktion ändert sich bis zur Mitte des Jahrhunderts um +5% bis −20%, sinkt jedoch in den meisten Szenarien, mit einem Rückgang der Sommersaisonproduktion um fast −30%. Die Zunahmen im wasserbezogenen Elektrizitätsverbrauch fallen tendenziell mit Rückgängen in der Wasserkraftproduktion zusammen, jährlich und saisonal, was die Bedeutung der gleichzeitigen Bewertung des Klimasignals sowohl für Wasser-zu-Energie als auch für Energie-zu-Wasser zur Informierung der Planung für Netzzuverlässigkeit und Dekarbonisierungsziele demonstriert.