Nuove proiezioni mostrano che il cambiamento climatico potrebbe indurre un aumento del 5% per il consumo energetico medio di un edificio commerciale in Indiana entro l'anno 2100, riducendo il consumo energetico medio di una casa residenziale del 3,5%.

"Questi stanno esaminando le case residenziali medie e gli edifici commerciali 'statisticamente rappresentativi' nell'Indiana, quindi gli effetti del cambiamento climatico sul consumo di energia residenziale e commerciale varieranno al di sopra e al di sotto di queste proiezioni stimate, " disse Roshanak Nateghi, un assistente professore presso la Scuola di Ingegneria Industriale e Ambientale della Purdue University e Ingegneria ecologica .

Poiché la maggior parte della domanda energetica residenziale in Indiana è attribuita al riscaldamento, scenari futuri di riscaldamento potrebbero portare a una riduzione della domanda residenziale da parte degli utenti finali a causa delle minori esigenze di riscaldamento degli ambienti e dell'acqua. Nel settore commerciale, la domanda complessiva di energia dovrebbe aumentare in scenari futuri di riscaldamento. Questo perché l'aumento del raffreddamento degli ambienti richiesto durante i caldi mesi estivi supererà probabilmente le ridotte esigenze di riscaldamento durante i mesi invernali più temperati.

"Una sorpresa per noi è stata che la domanda scende per le famiglie medie statisticamente rappresentative nel settore residenziale, Nateghi ha detto. "Il motivo principale è che l'uso dell'aria condizionata rappresenta solo il 2 per cento del consumo energetico delle famiglie residenziali. Infatti, la maggior parte del consumo energetico residenziale è per il riscaldamento, a circa il 74 per cento."

La maggior parte dei modelli esistenti di economia energetica non tiene conto della variabilità e del cambiamento climatico.

"Così, proponiamo un quadro multi-paradigma per aiutare ad estendere i modelli di economia energetica, come un noto modello chiamato MARKAL, essere in grado di rendere conto del cambiamento climatico, " disse Sayanti Mukherjee, assegnista di ricerca post-dottorato presso la Divisione di Ingegneria e Gestione delle Costruzioni e visiting scholar presso la Scuola di Ingegneria Industriale. "Per illustrare l'applicabilità del nostro quadro proposto, abbiamo usato lo stato dell'Indiana come caso di studio".

Lei e Nateghi sono co-autrici di un articolo sulla ricerca pubblicato online il 20 novembre sulla rivista PloS One . Si riferiscono al loro approccio come a un framework "multi-paradigma" perché integra diversi tipi di tecniche di modellazione.

Lo studio ha confrontato le proiezioni future con il consumo storico di energia per il raffreddamento, riscaldamento e riscaldamento dell'acqua per i settori commerciale e residenziale dal 1981 al 2013.

Sono state calcolate due serie di proiezioni:una presuppone un mondo futuro con emissioni di gas serra inferiori rispetto all'altra perché vengono adottate misure più aggressive per mitigare le emissioni. L'analisi ha concluso che in entrambi gli scenari, entro il 2100 i soli effetti del cambiamento climatico faranno aumentare il consumo energetico di un edificio commerciale medio in Indiana del 5,1 percento e del 5,4 percento, rispettivamente. Si prevede che il consumo di energia per la famiglia residenziale media diminuirà in media del 3,5% in entrambi gli scenari perché le temperature più calde ridurranno il consumo di energia per il riscaldamento.

"La proiezione delle tendenze a lungo termine della domanda di energia è un'impresa sempre più complessa a causa degli incerti cambiamenti climatici emergenti, politica, il contesto normativo, l'economia e la tecnologia, tra gli altri fattori, " ha detto Mukherjee.

I cambiamenti previsti si aggiungono ai cambiamenti previsti nel consumo di energia causati da una varietà di fattori come le variazioni delle tariffe elettriche, popolazione e politica energetica.

Il lavoro è stato condotto nell'ambito del progetto Indiana Climate Change Impacts Assessment (IN CCIA), guidato dal Purdue Climate Change Research Center nel Discovery Park dell'università. L'IN CCIA è uno sforzo multidisciplinare per fornire accessibili, credibile scienza del clima per i residenti dell'Indiana, consentendo una migliore comprensione dei rischi legati al cambiamento climatico che sosterrà una pianificazione più efficace. Un altro team che ha lavorato alla valutazione ha fornito dati critici sul cambiamento climatico, "ridimensionamento" dei modelli climatici generali per concentrarsi sull'Indiana. I risultati faranno parte della valutazione degli impatti dei cambiamenti climatici dell'Indiana coordinata dal centro che sarà pubblicata il prossimo anno.

Essendo un importatore di elettricità dagli stati confinanti e dal Canada, L'Indiana è vulnerabile a carenze di approvvigionamento in caso di cambiamenti nella domanda degli usi finali a causa di ragioni quali la variabilità e il cambiamento climatico. Lo stato è al secondo posto in termini di consumo di carbone nel settore energetico.

"Cambiamento dei modelli di consumo energetico, perciò, avrà importanti ripercussioni sull'ambiente, ", ha detto Nateghi.

I ricercatori hanno utilizzato un bayesiano, Algoritmo basato su "albero decisionale d'insieme" per lo sviluppo di modelli predittivi.

Per il settore residenziale, i risultati rivelano che la futura domanda media di energia nello scenario a basse emissioni dovrebbe essere di 278,5 trilioni di unità termiche britanniche (Btu), una diminuzione del 3,5% rispetto alla mediana storica, e può variare da 243,7-323,2 trilioni di Btu. Nello scenario di emissioni più elevate, la domanda residenziale media dovrebbe essere di 278,7 trilioni di Btu, anche una diminuzione del 3,5 per cento rispetto alla mediana storica, e potrebbe variare tra 243,0-276,9 trilioni di Btu.

La domanda nel settore commerciale sarà in media sostanzialmente superiore ai valori medi storici in entrambi gli scenari di emissione. Più specificamente, nello scenario a basse emissioni, la domanda media sarà di circa 179,9 trilioni di Btu, un aumento del 5,1 per cento rispetto alla mediana storica, e potrebbe variare tra 147,8-214,1 trilioni di Btu. Allo stesso modo, nello scenario delle alte emissioni, la domanda commerciale media prevista sarà di circa 180,5 trilioni di Btu, un aumento del 5,4% rispetto alla mediana storica e potrebbe variare tra 146,4-211,4 trilioni di Btu nello scenario futuro incerto.

L'aumento previsto è dovuto al maggiore utilizzo dell'energia frigorifera da parte del settore commerciale, relativamente al settore residenziale, e temperature diurne previste più elevate.

"Va notato che mentre il nostro quadro proposto tiene conto della variazione della domanda dovuta al cambiamento climatico, non tiene conto dell'intensità e della frequenza potenzialmente più elevate degli estremi climatici come tempeste di ghiaccio e tornado durante i cambiamenti climatici, Nateghi ha detto. "È necessario un lavoro futuro per estendere il nostro paradigma per tenere conto anche di tali condizioni meteorologiche e climatiche estreme che potrebbero diventare molto più intense e frequenti in caso di cambiamento climatico, e avere impatti significativi sul nostro settore energetico in futuro".

Le proiezioni potrebbero sottovalutare la potenziale influenza del cambiamento climatico perché si basano solo sul previsto aumento della temperatura, non umidità relativa.

Nel lavoro futuro, i ricercatori utilizzeranno un modello più sofisticato "ridimensionato dinamicamente" del Centro di ricerca sui cambiamenti climatici per prevedere in modo più accurato gli impatti del cambiamento climatico sul consumo di energia.

I ricercatori stanno anche espandendo il loro lavoro per preparare proiezioni in altri stati ad alta intensità energetica negli Stati Uniti.