新的全球模型使用40年的气象数据来绘制多个空间尺度的能源需求图

2024-04-21 14:52来源:本站

  london

  一个将能源需求映射到街道水平的模型显示,随着夏季变热,伦敦的制冷需求在1980年至2022年间每年增长5%。

  需求。由伦敦帝国理工学院和代尔夫特理工大学的研究人员创造的忍者模型,旨在展示天气如何影响建筑物每小时的能源消耗。它还可以解释随着气候变化而发生的需求变化,包括夏季随着热浪变得更加常见和强烈而增加的制冷需求。

  像英国这样的国家传统上对极端高温毫无准备。像2022年40°C的热浪这样的事件导致空调(AC)的销量飙升——随着热浪变得更加频繁,这一趋势可能会加速。空调需求的增加对房主和气候来说是双输的,因为空调增加了电力消耗,导致更高的能源账单和更多的排放。

  美国的夏季要热得多,空调基础设施也更广泛,由于夏季气温上升,美国现在每年的空调用电比上一代人多66太瓦时,这比整个瑞士的用电需求还多。

  该模型还可以显示行为改变的潜力,以减少能源消耗。例如,如果欧洲的每座建筑都把恒温器温度调低1摄氏度,欧洲大陆每年将节省240太瓦时的天然气,大约是历史上从俄罗斯进口的六分之一。这对能源安全和气候都有好处:减少的碳排放相当于让欧洲最大的两座燃煤电厂停运。

  帝国理工学院环境政策中心的内森·约翰逊说:“自从俄罗斯入侵乌克兰以来,欧洲一直在竞相减少天然气消耗,以避免短缺和降低消费者的账单。如果欧洲所有建筑的温度降低1°C,每年将减少220亿欧元的进口成本,每年减少近5000万吨的二氧化碳排放:这是能源安全、可负担性和气候的三赢。”

  该模型使用了美国国家航空航天局40年来关于当地气温、湿度、太阳辐射和风速的气象数据,以估计居住者在建筑物内感受到的温度。然后,这种“感觉”温度被用来通过训练模型来预测能源需求,模型使用的是国家、地区和单个建筑层面的能源需求测量。

  结果是一个可以在任何空间尺度上高保真地预测每小时能源需求的模型。该模型的细节发表在《自然能源》杂志上。

  关于能源需求的高分辨率数据可以帮助能源系统规划者通过采用新技术和用户行为对未来情景进行建模,并规划从单个街道到整个国家的大规模基础设施升级,例如向电网添加热泵和电动汽车的影响。

  它还有助于回答一些全球性的问题,比如世界上需要多少能源才能让每个人都感到舒适——冬天足够温暖,夏天足够凉爽。每年有500多万例死亡(占全球死亡率的近10%)与过冷(460万)和过热(50万)有关。

  例如,当气温达到日平均27°C时,与热有关的死亡人数开始上升,该模型可以显示过去40年来这种情况发生的频率和地点,以帮助了解预防这种悲惨生命损失的干预措施的最佳目标。

  来自帝国理工学院环境政策中心的首席研究员伊恩·斯塔弗尔博士说:“准确模拟天气对能源供需的影响对电力系统脱碳至关重要。我们正在提出要求。忍者对任何人开放,我们希望它能为研究人员开辟新的可能性,例如,当研究如何操作100%的可再生电网,或者热浪和热泵对高峰电力需求的影响时。

  “这不仅仅是能源问题,这是一个重大的全球健康问题。与上一代人相比,超过50亿人每年的降温天数增加了100多天。成功的全球能源转型将在一定程度上取决于了解在何处、何时以及需要多少能源来缩小供暖和制冷的差距。”

  更多信息:一个多空间尺度下每小时空间冷暖需求的全球模型,自然能源(2023)。DOI: 10.1038/s41560-023-01341-5, www.nature.com/articles/s41560-023-01341-5期刊信息:Nature Energy

  由帝国理工学院提供

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  引用:新的全球模式利用40年气象数据绘制多个空间尺度的能源需求图(2023年,9月14日),2023年9月14日检索自https://techxplore.com/news/2023-09-global-years-meteorological-energy-demand.html

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