Stora investeringar krävs i städernas elnät för att klara extremväder

Tätbebyggda områden förstärker effekten av kraftiga temperaturökningar på grund av fenomenet med värmeöar i städerna. Detta gör städerna mer sårbara för extrema klimathändelser. Det kommer att krävas stora investeringar i elnäten för att klara av att kyla oss från värmeböljor och värma oss från köldknäppar. Det visar forskare från bland annat Lunds universitet i en studie som nu publiceras i Nature Energy.

– Om man inte tar hänsyn till extrema klimathändelser och fortsatt urbanisering kommer elförsörjningens tillförlitlighet att minska med upp till 30 %. 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 LTH och en av författarna till artikeln.

I studien presenteras en modellplattform som kopplar samman klimat-, byggnads- och energisystemmodeller för att möjliggöra simulering och utvärdering av städers energiomställning. Syftet är att säkerställa städernas motståndskraft mot framtida klimatförändringar samtidigt som det sker urban förtätning. Särskilt har forskarna tittat närmare på extrema väderhändelser (t.ex. värmeböljor och köldknäppar) genom att göra simuleringar av mikroklimatet i städerna. 

Värmeöar gör elnätet mer sårbart

– Våra resultat visar att det uppstår ett fenomen i städernas täta bebyggelse kallat urbana värmeöar, vilket gör städerna mer sårbara för effekterna av extrema klimathändelser, särskilt i södra Europa. Till exempel ökar temperaturen i utomhusluften med 17 % medan vindhastigheten minskar med 61 %. 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, biträdande lektor i byggnadsfysik.

– 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.

Fyller luckor i energianalyser

I dag finns det fortfarande en stor klyfta mellan framtida klimatmodellering och byggnads- och energianalyser och deras inbördes koppling. Den modell som nu utvecklats bidrar enligt Vahid Nik i hög grad till att fylla denna lucka. 

– Våra resultat ger svar på frågor som ”hur stor kommer effekten av extrema väderhändelser att bli i framtiden med hänsyn till beräknad urbaniseringstakt och flera olika framtida klimatscenarier?”, ”hur ska vi ta hänsyn till dem och kopplingen dem emellan?” och "hur bidrar stadsbyggnadsbilden till att öka eller minska effekterna av extrema händelser på regional och kommunal nivå?”.

Kraftig ökad efterfrågan på kylning i städerna

Resultaten visar bland annat att topparna i energisystemen ökar mer än man tidigare har trott när man räknar in extrema mikroklimatförhållanden, med en ökad efterfrågan på kylning med 68 % i Stockholm och 43 % i Madrid under årets varmaste dag. Detta kan leda till felaktiga uppskattningar av energibehovet i städerna, vilket i sin tur kan få som konsekvens 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 %, säger Kavan Javanroodi.

Ökat intresse för extrema väderhändelser

Vahid Nik berättar att allt fler länder har fått upp intresset för extrema väderhändelser, energifrågor och hur detta inverkar på folkhälsan. Detta samtidigt som det saknas metoder för att kvantifiera effekterna av klimatförändringarna och planera för anpassning till dessa, särskilt när det gäller extrema väderhändelser och klimatvariationer som varierar beroende på tid och rum. 

– 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.

Artikeln I Nature Energy: EU energy transition: challenges resulting from urban density and climate change (länk)

Faktaruta: High Impact Low Probability (HILP) är risker med hög inverkan och låg sannolikhet och kan förstås som händelser eller händelser som inte lätt kan förutses, som uppstår slumpmässigt och oväntat och som har omedelbara effekter och betydande konsekvenser. Det kan vara såväl enstaka kriser med hög profil och megakatastrofer (exempelvis en kärnkraftsolycka eller Covid-19-pandemin, som mindre uppmärksammade, långvariga händelser med lika allvarliga konsekvenser, t.ex. översvämningar, torka och cykloner, som på grund av den låga sannolikheten för att de ska inträffa eller den höga kostnaden för att vidta åtgärder för att mildra effekterna förblir oförberedda eller undermåliga.

För mer information, kontakta:
Vahid Nik, professor, +46 (0) 46 22 26268, vahid.nik@byggtek.lth.se

Lunds universitet grundades 1666. Här finns 46 000 studenter och över 8 400 medarbetare i Lund, Helsingborg och Malmö. Vi förenas i vår strävan att förstå, förklara och förbättra vår värld och människors villkor. Lunds universitet rankas återkommande som ett av världens 100 främsta lärosäten. Prenumera på vårt nyhetsbrev Apropå! där några av våra drygt 5 000 forskare kommenterar aktuella händelser: https://www.lu.se/kategori/nyhetsbrevet-apropa