Der Stromverbrauch von Klimaanlagen in US-Haushalten könnte aufgrund des Klimawandels im nächsten Jahrzehnt die Kapazitäten übersteigen

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Der Klimawandel wird den Verbrauch von Klimaanlagen in den Vereinigten Staaten im Sommer ansteigen lassen, was wahrscheinlich zu längeren Stromausfällen während der sommerlichen Spitzenhitze führen wird, wenn die Staaten ihre Kapazitäten nicht erweitern oder die Effizienz verbessern.

Die Studie prognostizierte den sommerlichen Verbrauch bei einem globalen Temperaturanstieg von 1,5 Grad Celsius oder 2,0 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau. Dabei wurde festgestellt, dass der Bedarf in den Vereinigten Staaten insgesamt um 8 % bei der niedrigeren und um 13 % bei der höheren Schwelle steigen könnte. Die neue Studie wurde in Earth’s Future veröffentlicht, der Zeitschrift der AGU für interdisziplinäre Forschung über die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft unseres Planeten und seiner Bewohner.

Die menschlichen Emissionen haben dazu geführt, dass sich das globale Klima bis Anfang der 2030er Jahre um mehr als 1,5 Grad Celsius erwärmen wird, so der IPCC in seiner Bewertung von 2021. Ohne signifikante Abhilfemaßnahmen werden die globalen Temperaturen bis zum Ende des Jahrhunderts wahrscheinlich die 2,0-Grad-Celsius-Schwelle überschreiten.

In früheren Studien wurden die Auswirkungen höherer zukünftiger Temperaturen auf den jährlichen Stromverbrauch oder die tägliche Spitzenlast für bestimmte Städte oder Staaten untersucht. Die neue Studie ist die erste, die den Bedarf an Klimaanlagen für Privathaushalte auf breiter Basis prognostiziert. Sie bezieht beobachtete und vorhergesagte Lufttemperaturen sowie Wärme-, Feuchtigkeits- und Unbehaglichkeitsindizes mit der Nutzung von Klimaanlagen durch statistisch repräsentative Haushalte in den angrenzenden Vereinigten Staaten ein, die von der U.S. Energy Information Administration (EIA) in den Jahren 2005-2019 erhoben wurden.

Die neue Studie prognostizierte die veränderte Nutzung nur aufgrund des Klimaeinflusses und berücksichtigte nicht mögliche Bevölkerungszuwächse, Veränderungen des Wohlstands, Verhaltensweisen oder andere Faktoren, die bekanntermaßen die Nachfrage nach Klimaanlagen beeinflussen.

„Wir haben versucht, nur die Auswirkungen des Klimawandels zu isolieren“, sagte Renee Obringer, Umweltingenieurin an der Penn State University und Hauptautorin der neuen Studie. „Wenn sich nichts ändert, wenn wir uns als Gesellschaft weigern, uns anzupassen, wenn wir die Effizienzanforderungen nicht erfüllen, was würde das bedeuten?“

Laut der neuen Studie könnten technische Verbesserungen der Effizienz von Haushaltsklimageräten die zusätzliche Kühlleistung erbringen, die erforderlich ist, um das derzeitige Komfortniveau nach einem globalen Temperaturanstieg von 2,0 Grad zu erreichen, ohne dass die Nachfrage nach Strom steigt. Je nach den bestehenden staatlichen Standards und dem erwarteten Nachfrageanstieg wären Effizienzsteigerungen von 1 % bis 8 % erforderlich, wobei Arkansas, Louisiana und Oklahoma am oberen Ende liegen.

„Es ist eine ziemlich klare Warnung an uns alle, dass wir nicht so weitermachen können wie bisher, sonst wird unser Energiesystem in den nächsten Jahrzehnten zusammenbrechen, einfach wegen der Klimaanlagen im Sommer“, sagte Susanne Benz, eine Geografin und Klimawissenschaftlerin an der Dalhousie University in Halifax, Nova Scotia, die nicht an der neuen Studie beteiligt war.

Überschreitung der Kapazität

Die stärkste Nutzung von Klimaanlagen mit dem größten Risiko einer Überlastung des Stromnetzes erfolgt während Hitzewellen, die auch das größte Gesundheitsrisiko darstellen. Auch die Stromerzeugung liegt während Hitzewellen in der Regel unter dem Spitzenwert, was die Kapazität weiter verringert, so Obringer.

Wenn die Kapazitäten nicht ausreichen, um die Nachfrage zu befriedigen, müssen die Energieversorger bei Hitzewellen möglicherweise Stromausfälle veranstalten, um einen Netzzusammenbruch zu vermeiden, wie es die kalifornischen Energieversorger im August 2020 während einer längeren Rekordhitzeperiode mit Temperaturen von teilweise über 117 Grad Celsius taten.

„Wir haben das in Kalifornien bereits erlebt – die staatlichen Energieversorger mussten Stromausfälle einführen, weil sie den benötigten Strom nicht liefern konnten“, sagte Obringer. Der Bundesstaat führte 599 Todesfälle auf die Hitze zurück, doch die tatsächliche Zahl dürfte eher bei 3.900 liegen.

Die Folgen eines kaskadenartigen Ausfalls des Stromnetzes werden sich wahrscheinlich zuerst auf die bereits gefährdeten Bevölkerungsgruppen auswirken, darunter einkommensschwache, nicht-weiße und ältere Einwohner, so Obringer.

„Wenn es heißt, dass es im Durchschnitt zwei Wochen lang keine Kühlung geben wird – in Wirklichkeit werden einige Menschen Kühlung haben. Benachteiligte Menschen werden weniger Kühlung haben“, sagte Benz.

Regionale Unterschiede

Die neue Studie prognostiziert den größten Anstieg des Strombedarfs in Kilowattstunden für den ohnehin schon heißen Süden und Südwesten. Wenn alle Haushalte in Arizona den Verbrauch von Klimaanlagen um die geschätzten 6 % erhöhen würden, die bei einer globalen Erwärmung von 1,5 Grad Celsius erforderlich wären, was 30 Kilowattstunden pro Monat entspräche, würde dies eine zusätzliche Nachfrage von 54,5 Millionen Kilowattstunden pro Monat im Stromnetz bedeuten.

Einige der höchsten prozentualen Zuwächse gegenüber der derzeitigen Nachfrage sind in den Staaten des Mittleren Westens zu erwarten, was die Energiekapazitäten in dieser Region überfordern könnte. Die zusätzliche Nachfrage bei einem globalen Temperaturanstieg von 1,5 Grad Celsius auf 2,0 Grad Celsius könnte die Nachfrage in Indiana und Ohio verdreifachen, was die Bedeutung von Maßnahmen zur Begrenzung des Temperaturanstiegs unterstreicht, so Obringer.

Datum: Februar 4, 2022

Quelle: American Geophysical Union


Renee Obringer, Roshanak Nateghi, Debora Maia‐Silva, Sayanti Mukherjee, Vineeth CR, Douglas Brent McRoberts, Rohini Kumar. Implications of Increasing Household Air Conditioning Use Across the United States Under a Warming ClimateEarth’s Future, 2022; 10 (1) DOI: 10.1029/2021EF002434