علمی، پژوهشی و فناوری

چالش‌های مدل‌سازی برای کاهش انتشار کربن؛

گزینه‌های متنوع برای کاهش انتشار کربن در سیستم انرژی ایالات متحده کدامند؟

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : مطالعه‌ای جدید، طیف گسترده‌ای از راهکارهای مقرون‌به‌صرفه را برای حذف کامل تولید گازهای گلخانه‌ای از سیستم انرژی ایالات متحده تا سال ۲۰۵۰ ارائه می‌دهد. نتایج این پژوهش، بینش‌های ارزشمندی را در اختیار سیاست‌گذاران و صنعتگران قرار می‌دهد تا بتوانند مسیرهای مشخصی را برای مقابله با تغییرات اقلیمی ترسیم کنند.

به گزارش دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا، جرمی جانسون، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد مهندسی عمران، ساخت‌وساز و محیط‌زیست در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، می‌گوید: «برای کاهش انتشار کربن در سیستم انرژی ما، تنها یک راه وجود ندارد. در واقع، ما گزینه‌های فناوری بسیاری در اختیار داریم. مطالعه ما به ما کمک می‌کند تا این گزینه‌ها را به طور دقیق بشناسیم و اولویت‌بندی کنیم.

آدیتیا سینها، نویسنده اصلی این مطالعه و پژوهشگر دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، می‌افزاید: «مدل‌های مختلفی برای یافتن کم‌هزینه‌ترین راهکار برای کاهش انتشار کربن در سیستم انرژی طراحی شده‌اند. هدف این مدل‌ها، شناسایی بهترین رویکرد برای حذف کامل تولید گازهای گلخانه‌ای در تمامی بخش‌ها از جمله تولید برق، حمل‌ونقل و صنعت است.»

سینها بیان می‌کند: «مشکل اصلی این است که مدل‌ها نمی‌توانند تمام عدم قطعیت‌های موجود در چنین سیستم پیچیده‌ای را در نظر بگیرند. فناوری‌های مختلفی برای کاهش انتشار کربن وجود دارد و تعیین اینکه کدام فناوری‌ها برای دستیابی به بهترین نتیجه مناسب‌تر هستند، کار دشواری است. وی ادامه می‌دهد: «به جای یافتن یک راه حل کامل و ایده‌آل، می‌توانیم گزینه‌های مختلفی را بررسی کنیم که ما را به کم‌هزینه‌ترین راهکار نزدیک کنند. در این مطالعه، محققان تعیین کردند که رسیدن به ۹۹ درصد از هزینه بهینه برای کاهش کربن در کل سیستم انرژی، به عنوان یک هدف قابل قبول در نظر گرفته می‌شود.

محققان برای انجام این مطالعه از مدل Temoa استفاده کردند که به طور خاص برای تعیین کم‌هزینه‌ترین مسیر برای کاهش انتشار کربن طراحی شده است. آنها با اعمال محدودیت یک درصدی بر هزینه بهینه، مدل را اصلاح کردند و هزاران بار آن را اجرا کردند تا طیف گسترده‌ای از سناریوهای ممکن را بررسی کنند.

جانسون می‌گوید: «در هر اجرای مدل، هزاران تصمیم‌گیری باید انجام شود. مثلاً اینکه چه مقدار انرژی خورشیدی تولید شود یا اینکه از پمپ‌های حرارتی برقی به جای سیستم‌های گرمایشی گازی استفاده شود. با اجرای مکرر مدل، توانستیم تأثیر عوامل مختلف بر نتایج را بررسی کنیم. سینها می‌افزاید: «این رویکرد به ما طیف گسترده‌ای از فناوری‌ها را ارائه داد که می‌توانند ما را به هدف کاهش انتشار کربن نزدیک کنند، بدون اینکه هزینه‌های زیادی را به سیستم تحمیل کنند. سینها می‌گوید: «با اجرای هزاران بار مدل، به طیف گسترده‌ای از نتایج دست یافتیم که تحلیل آنها کار دشواری بود. اما پس از بررسی دقیق این نتایج، توانستیم فناوری‌های کلیدی را شناسایی کنیم.»

جانسون می‌افزاید: «این یافته‌ها به ما نشان می‌دهد که برای دستیابی به هدف کاهش انتشار کربن، باید بر گسترش فناوری‌های دسته اول تمرکز کنیم، از فناوری‌های دسته دوم به تدریج فاصله بگیریم و در زمینه تحقیق و توسعه فناوری‌های دسته سوم و چهارم سرمایه‌گذاری کنیم. این مطالعه نشان می‌دهد که برای مقابله با تغییرات اقلیمی، گزینه‌های مختلفی وجود دارد و با استفاده از مدل‌های شبیه‌سازی می‌توان بهترین راهکارها را برای کاهش انتشار کربن شناسایی کرد.