Extremväder svår utmaning för städernas elnät

Stora investeringar kommer att krävas i elnäten för att klara av att kyla oss från värmeböljor och värma oss från köldknäppar. Det visar forskare från Lunds universitet i en ny studie.

Studien ger bland annat svar på frågor om hur stor effekten av extrema väderhändelser blir i framtiden när hänsyn tas till takten i urbaniseringen och flera olika klimatscenarier.

– Om man inte tar hänsyn till extrema klimathändelser och fortsatt urbanisering kommer elförsörjningens tillförlitlighet att minska med upp till 30 procent. Det kommer att krävas en extra kostnad på 20-60 procent under energiomställningen för att garantera att städerna klarar olika typer av klimat, säger Vahid Nik, professor i byggnadsfysik vid Lunds tekniska högskola.

Modell för simulering

I studien presenteras en plattform som kopplar ihop klimat-, byggnads- och energisystemmodeller för att kunna simulera och utvärdera städers energiomställning.

Syftet är att säkerställa att städer klarar av framtida klimatförändringar samtidigt som en urban förtätning sker.

Forskarna har tittat närmare på extrema väderhändelser, som till exempel värmeböljor och köldknäppar, genom att göra simuleringar av mikroklimatet i städerna.

– Det ramverk som vi har utvecklat kopplar framtida klimatmodeller till byggnader och energisystem på stadsnivå, med hänsyn till mikroklimatet i städerna. För första gången tar vi itu med flera utmaningar i fråga om framtida klimatosäkerheter och extrema vädersituationer, med särskilt fokus på så kallade ” HILP events ” – risker med hög inverkan och låg sannolikhet, säger Vahid Nik.

Översvämningar är inte alltid förutsägbara men kan få allvarliga konsekvenser.

Risker som inte kan förutses

High Impact Low Probability , HILP, är risker med hög inverkan och låg sannolikhet.

Det kan vara händelser som inte lätt kan förutses. De uppstår oväntat och har omedelbara effekter och betydande konsekvenser. Det kan till exempel vara enstaka kriser och stora katastrofer, till exempel en kärnkraftsolycka eller covid-19-pandemin. Det kan också vara mindre uppmärksammade, långvariga händelser med lika allvarliga konsekvenser, till exempel översvämningar, torka och cykloner.

Urbana värmeöar uppstår

Resultaten visar att ett fenomen som kallas urbana värmeöar uppstår i städernas täta bebyggelse. Det här gör städerna mer sårbara för effekterna av extrema klimathändelser, särskilt i södra Europa.

– Till exempel ökar temperaturen i utomhusluften med 17 procent medan vindhastigheten minskar med 61 procent. Urban förtätning, som är en rekommenderad stadsutvecklingsstrategi för att uppfylla FN:s energi- och klimatmål, kan göra elnätet mer sårbart. Detta måste räknas in när man utformar urbana energisystem, säger Kavan Javanroodi, forskare i byggnadsfysik vid Lunds tekniska högskola.

Kraftig ökad efterfrågan på kylning i städerna

Resultaten visar också att topparna i energisystemen ökar mer än man tidigare har trott när extrema mikroklimatförhållanden räknas in, till exempel en ökad efterfrågan på kylning med 68 procent i Stockholm och 43 procent i Madrid under årets varmaste dag.

Detta kan leda till felaktiga uppskattningar av energibehovet i städerna. Det kan i sin tur  leda till att energisystemen i städer inte klarar av att leverera tillräckligt.

– Det finns en markant avvikelse mellan de värme- och kylbehov som dagens stadsklimatmodeller visar, jämfört med hur det ser ut med våra beräkningar när stadsmorfologin – hur staden är utformad – är mer komplex. Om vi till exempel inte tar hänsyn till stadsklimatet i Madrid kan vi underskatta kylbehovet med cirka 28 procent, säger Kavan Javanroodi.

Ökat intresse för extrema väderhändelser

Allt fler länder har fått upp intresset för extrema väderhändelser, energifrågor och hur detta påverkar människors hälsa. Samtidigt saknas metoder för att beräkna effekterna av klimatförändringarna och planera för en anpassning till dessa, särskilt när det gäller extrema väderhändelser och klimatvariationer som varierar beroende på tid och rum, menar forskarna.

– Vårt arbete kan bidra till att göra samhällen mer motståndskraftiga mot klimatförändringar. Framtida forskning bör syfta till att utforska samspelet mellan stadstäthet och klimatförändringar i energiprognoser. Dessutom bör vi utveckla mer innovativa metoder för att öka energiflexibiliteten och klimatmotståndskraften i städerna, vilket är ett stort forskningsfokus för vår grupp just nu, säger Vahid Nik.

Studie:

EU energy transition: challenges resulting from urban density and climate change,, Nature Energy.

Kontakt:

Vahid Nik, professor i byggnadsfysik vid Lunds tekniska högskola, vahid.nik@byggtek.lth.se