Nya prognoser visar att klimatförändringar kan inducera en ökning med 5 procent för den genomsnittliga kommersiella byggnadens energiförbrukning i Indiana till år 2100, samtidigt som ett genomsnittligt bostadshuss energianvändning minskar med 3,5 procent.

"De här tittar på "statistiskt representativa" genomsnittliga bostadshus och kommersiella byggnader i Indiana, så effekterna av klimatförändringar på bostads- och kommersiell energiförbrukning kommer att ligga över och under dessa uppskattade prognoser, " sa Roshanak Nateghi, en biträdande professor vid Purdue Universitys School of Industrial Engineering and Environmental and Ekologisk teknik .

Eftersom den största delen av bostadsenergibehovet i Indiana tillskrivs uppvärmning, framtida uppvärmningsscenarier kan leda till minskad efterfrågan på slutanvändning av bostäder på grund av lägre behov av uppvärmning och vattenuppvärmning. I den kommersiella sektorn, det totala energibehovet förväntas öka under framtida uppvärmningsscenarier. Detta beror på att den ökade utrymmeskylningen som krävs under varma sommarmånader sannolikt kommer att överträffa det minskade uppvärmningsbehovet under de mer tempererade vintermånaderna.

"En överraskning för oss var att efterfrågan minskar för statistiskt representativa medelhushåll i bostadssektorn, " Nateghi sade. "Den främsta anledningen är att användningen av luftkonditionering är endast 2 procent av energiförbrukningen för bostadshushåll. Faktiskt, Majoriteten av energianvändningen i bostäder är för uppvärmning, på cirka 74 procent."

Majoriteten av befintliga energiekonomimodeller tar inte hänsyn till klimatförändringar och klimatförändringar.

"Så, vi föreslår ett ramverk med flera paradigm för att hjälpa till att utöka energiekonomimodellerna, som en välkänd modell som heter MARKAL, för att kunna redogöra för klimatförändringarna, sa Sayanti Mukherjee, en postdoktorand forskarassistent vid avdelningen för byggnadsteknik och ledning och en gästforskare vid School of Industrial Engineering. "För att illustrera tillämpligheten av vårt föreslagna ramverk, vi använde delstaten Indiana som en fallstudie."

Hon och Nateghi var medförfattare till en artikel om forskningen som publicerades online den 20 november i tidskriften PloS One . De hänvisar till deras tillvägagångssätt som ett "multi-paradigm" -ramverk eftersom det integrerar olika typer av modelleringstekniker.

Studien jämförde framtida prognoser med historisk energiförbrukning för kylning, värme och vattenuppvärmning för närings- och bostadssektorn 1981–2013.

Två uppsättningar prognoser beräknades:den ena antar en framtida värld med lägre utsläpp av växthusgaser än den andra eftersom mer aggressiva åtgärder vidtas för att minska utsläppen. Analysen drog slutsatsen att under båda scenarierna, fram till år 2100 kommer effekterna av klimatförändringen att orsaka att energiförbrukningen för en genomsnittlig kommersiell byggnad i Indiana ökar med 5,1 procent och 5,4 procent, respektive. Energiförbrukningen för det genomsnittliga bostadshuset beräknas minska med 3,5 procent i genomsnitt under båda scenarierna eftersom varmare temperaturer kommer att minska energianvändningen för uppvärmning.

"Att prognostisera långsiktiga trender i energiefterfrågan är en allt mer komplex strävan på grund av de osäkra framväxande förändringarna i klimatet, politik, den reglerande miljön, ekonomi och teknik, bland andra faktorer, " sa Mukherjee.

De beräknade förändringarna kommer utöver de förväntade förändringarna i energiförbrukningen orsakade av en mängd olika faktorer, såsom förändringar i elpriser, befolknings- och energipolitik.

Arbetet utfördes som en del av projektet Indiana Climate Change Impacts Assessment (IN CCIA), leds av Purdue Climate Change Research Center i universitetets Discovery Park. IN CCIA är en tvärvetenskaplig ansträngning för att tillhandahålla tillgängliga, trovärdig klimatvetenskap för Indianaborna, möjliggöra en bättre förståelse av klimatförändringsrelaterade risker som kommer att stödja en effektivare planering. Ett annat team som arbetade med bedömningen tillhandahöll kritiska klimatförändringsdata, "nedskala" allmänna klimatmodeller för att fokusera på Indiana. Resultaten kommer att vara en del av Indiana Climate Change Impacts Assessment som samordnas av centret för att släppas nästa år.

Som importör av el från grannstaterna och Kanada, Indiana är sårbart för utbudsbrist i fall av förändringar i efterfrågan på slutanvändning på grund av orsaker som klimatförändringar och förändringar. Staten ligger på andra plats när det gäller kolförbrukning inom energisektorn.

"Ändra mönster för energiförbrukning, därför, kommer att få betydande konsekvenser för miljön, " sa Nateghi.

Forskarna använde en Bayesian, "ensemble decision-tree" baserad algoritm för att utveckla prediktiva modeller.

För bostadssektorn, resultaten avslöjar att den framtida medianenergiefterfrågan under scenariot med lägre utsläpp beräknas vara 278,5 biljoner brittiska termiska enheter (Btu), en minskning med 3,5 procent från den historiska medianen, och kan variera från 243,7–323,2 biljoner Btu. Under scenariot med högre utsläpp, medianbehovet för bostäder beräknas vara 278,7 biljoner Btu, också en minskning med 3,5 procent från den historiska medianen, och kan variera mellan 243,0–276,9 biljoner Btu.

Efterfrågan inom den kommersiella sektorn kommer i genomsnitt att vara betydligt högre än de historiska medelvärdena under båda utsläppsscenarierna. Mer specifikt, under lågutsläppsscenariot, den genomsnittliga efterfrågan kommer att vara cirka 179,9 biljoner Btu, en ökning med 5,1 procent än den historiska medianen, och det kan variera mellan 147,8–214,1 biljoner Btu. Liknande, under scenariot med höga utsläpp, den beräknade medianmässiga kommersiella efterfrågan kommer att vara cirka 180,5 biljoner Btu, en ökning med 5,4 procent från den historiska medianen och kan variera mellan 146,4–211,4 biljoner Btu under det osäkra framtidsscenariot.

Den beräknade ökningen beror på den kommersiella sektorns större användning av kylenergi, i förhållande till bostadssektorn, och högre prognostiserade dagtemperaturer.

"Det bör noteras att även om vårt föreslagna ramverk tar hänsyn till variationer i efterfrågan på grund av klimatförändringar, den tar inte hänsyn till potentiellt högre intensitet och frekvens av extrema klimat som isstormar och tornados under klimatförändringar, " Nateghi sa. "Framtida arbete behövs för att utöka vårt paradigm till att även ta hänsyn till sådana väder- och klimatextremer som kan bli mycket mer intensiva och frekventa under klimatförändringar, och få betydande effekter på vår energisektor i framtiden."

Prognoserna kan underskatta det potentiella inflytandet av klimatförändringar eftersom de endast baseras på den förväntade temperaturstegringen, inte relativ luftfuktighet.

I framtida arbete, forskarna kommer att använda en mer sofistikerad "dynamiskt nedskalad" modell från Climate Change Research Center för att mer exakt förutsäga klimatförändringarnas effekter på energiförbrukningen.

Forskarna utökar också sitt arbete med att förbereda prognoser över andra energikrävande stater i USA.