Als de waterkracht tijdens een droogte bijna op is, westerse staten hebben de neiging de energieopwekking – en de uitstoot – van fossiele brandstoffen op te voeren. Volgens een nieuwe studie van Stanford University, droogtes veroorzaakten ongeveer 10 procent van de gemiddelde jaarlijkse uitstoot van kooldioxide door elektriciteitsopwekking in Californië, Idaho, Oregon en Washington tussen 2001 en 2015.

"Water wordt gebruikt bij de opwekking van elektriciteit, zowel direct voor waterkracht als indirect voor koeling in thermo-elektrische centrales, " zei klimaatwetenschapper Noah Diffenbaugh, de Kara J. Foundation professor in Stanford's School of Earth, Energy &Environmental Sciences (Stanford Earth) en senior auteur van de studie. "We vinden dat in een aantal westerse staten waar waterkracht een sleutelrol speelt in de schone energieportfolio, droogtes veroorzaken een toename van de uitstoot omdat aardgas- of kolencentrales online worden gezet om de achterstand op te vangen wanneer water voor waterkracht tekort komt."

De studie, gepubliceerd op 21 december in Brieven voor milieuonderzoek , toont aan dat de uitstoot van zwaveldioxide en stikstofoxiden - luchtverontreinigende stoffen die de longen kunnen irriteren en bijdragen aan zure regen en smog - in sommige staten ook is toegenomen als gevolg van droogte. Enkele van de grootste stijgingen van zwaveldioxide vonden plaats in Colorado, Utah, Washington en Wyoming. De grootste toename van stikstofoxiden vond plaats in Californië, Colorado, Oregon, Utah, Washington en Wyoming.

Uitdagingen om koolstofvrij te worden

In totaal, de onderzoekers ontdekten dat door droogte veroorzaakte verschuivingen in energiebronnen tussen 2001 en 2015 leidden tot een extra 100 miljoen ton koolstofdioxide in 11 westelijke staten. Dat is hetzelfde als het toevoegen van 1,4 miljoen voertuigen per jaar aan de wegen in de regio. De energiesector in Californië, die een mandaat heeft om tegen 2045 koolstofvrij te worden, droeg ongeveer 51 miljoen ton bij aan het totaal. Washington, waar de wetgever naar verwachting in januari 2019 een voorstel zal overwegen om tegen 2045 fossiele brandstoffen uit de elektriciteitsopwekking te verwijderen, droeg bijna 22 miljoen ton bij.

"Voor Californië, Oregon en Washington, die veel waterkracht opwekken, de door droogte veroorzaakte stijgingen van de uitstoot van kooldioxide vertegenwoordigen een aanzienlijk deel van hun doelstellingen voor het Clean Power Plan, " zei postdoctoraal onderzoeker Julio Herrera-Estrada, hoofdauteur van de studie. Ingesteld in 2015, het Clean Power Plan heeft landelijke limieten vastgesteld voor de uitstoot van broeikasgassen door elektriciteitscentrales. Het beleid is teruggedraaid onder de regering-Trump, maar volgens Herrera-Estrada, het blijft een waardevolle maatstaf voor doelstellingen die staten of de federale overheid op termijn kunnen stellen voor de elektriciteitssector.

Westerse staten hebben de afgelopen jaren te maken gehad met het soort intense droogtes waarvan wetenschappers verwachten dat ze in veel regio's over de hele wereld vaker zullen voorkomen naarmate de opwarming van de aarde voortduurt. Het nieuwe onderzoek suggereert dat het niet voorbereiden op de emissie-impact van deze droogtes het behalen van klimaat- en luchtkwaliteitsdoelen kan bemoeilijken.

"Om betrouwbare en schone elektriciteit te hebben, je moet ervoor zorgen dat je een energieportfolio hebt dat divers is, zodanig dat elektriciteitsbronnen met een lage uitstoot in werking kunnen treden tijdens een droogte wanneer waterkracht niet volledig kan werken, ' zei Herrera-Estrada.

Het Westen beoordelen

Het westen van de Verenigde Staten biedt een ideale proeftuin voor het begrijpen van relaties tussen droogtes en emissies door de energiesector. Naast overvloedige gegevens van recente droogtes, de onderzoekers konden onderzoeken hoe emissies veranderen met verschillende soorten back-upcentrales, omdat staten in de regio een grote verscheidenheid aan energiemixen hebben.

Colorado, bijvoorbeeld, heeft de neiging om kolengestookte elektriciteitscentrales op te voeren wanneer waterkracht afneemt, terwijl Californië en Idaho de opwekking van aardgas verhogen. Oregon, Washington en Wyoming hebben de neiging om beide te verhogen. Wyoming en Montana verhogen de opwekking van kolen gedeeltelijk, zodat ze de elektriciteit kunnen exporteren naar omliggende staten die ook te maken hebben met dalingen als gevolg van droogte.

"Al decenia, mensen hebben gekeken naar de effecten van droogte op voedselzekerheid en landbouw, "Zei Herrera-Estrada. "We zijn ons minder bewust van de precieze impact van droogte op de energiesector en de uitstoot van vervuilende stoffen op een kwantitatieve en systematische manier."

Eerdere pogingen om te begrijpen hoe droogte elektriciteit beïnvloedt, waren meestal gebaseerd op modellen van energiecentrales, die vereisen dat onderzoekers aannames maken over factoren zoals de efficiëntie van de planten en beslissingen over hoe de watervoorraden worden toegewezen. Voor de huidige krant de wetenschappers analyseerden statistieken die werden gerapporteerd door de U.S. Energy Information Administration en het U.S. Environmental Protection Agency.

Volgens Herrera-Estrada, de nieuwe studie kan helpen bestaande modellen te valideren, die vervolgens kunnen worden gebruikt om een ​​vollediger beeld te krijgen van de risico's van droogtes en om informatie te verstrekken over inspanningen om de door droogte veroorzaakte emissies aan te pakken.

Ver buiten het Amerikaanse Westen, droogtes kunnen leiden tot vergelijkbare emissiestijgingen op plaatsen die normaal sterk afhankelijk zijn van waterkracht en overschakelen op aardgas, kolen of aardolie wanneer de waterwegen bijna leeg zijn.

"Andere delen van de wereld zijn nog meer afhankelijk van waterkracht dan de westelijke VS, " zei Diffenbaugh, die ook Kimmelman Family senior fellow is bij Stanford's Woods Institute for the Environment. "Onze resultaten suggereren dat hydro-afhankelijke regio's mogelijk niet alleen primaire opwekking, maar ook back-upopwekking moeten overwegen om de emissiereductiedoelstellingen te halen, zoals die in de VN-overeenkomst van Parijs."