Eftersom beslutsfattare försöker minska koldioxid och andra föroreningar genom ökningar av förnybar energi, förbättra energieffektiviteten eller elektrifiera transporter, en nyckelfråga uppstår:Vilka insatser ger de största fördelarna för att undvika de negativa hälsoeffekterna av luftföroreningar?

För att ta itu med denna fråga, det är viktigt att förstå hur mycket föroreningar som släpps ut vid olika tidpunkter från kraftverk på elsystemet. Mängden föroreningar som produceras per energienhet på elnätet mäts med så kallad utsläppsintensitet. Traditionellt, Politiker och energimodeller har använt årliga genomsnittliga utsläppsintensiteter – i genomsnitt över alla kraftverk under ett helt år – för att uppskatta de utsläpp som undviks genom ett kraftsystemintervention. Dock, att göra det missar det faktum att många ingrepp bara påverkar en viss uppsättning kraftverk, och att dessa effekter kan variera beroende på tid på dagen eller året.

Genom att använda marginalutsläpp som samlas in på timbasis och tar hänsyn till plats, Politiker kanske kan få fram viktig information som annars skulle missas, enligt ny forskning. Detta tillvägagångssätt kan hjälpa beslutsfattare att tydligare förstå effekterna av olika policy- och investeringsalternativ.

Genomsnittliga vs marginalutsläpp – en viktig skillnad

Forskare testade skillnaden mellan genomsnittliga och marginala utsläpp genom att analysera el från PJM, den största grossistmarknaden för el i USA. PJM producerar cirka 800 terawattimmar el per år – tillräckligt för att driva en femtedel av USA – och bidrar med ungefär 20 procent av utsläppen från den amerikanska kraftsektorn. Deras fynd, publiceras i Miljövetenskap och teknik , visa att om man ignorerar skillnaden mellan marginella och genomsnittliga utsläpp kan det leda till stora fel vid uppskattning av de utsläpp som undviks genom interventioner – såväl som tillhörande hälsa, miljö- och klimatförändringsskador.

Forskarna visar att för vissa interventioner, Genom att använda PJMs genomsnittliga utsläppsintensiteter kan de undvikade skadorna underskattas med nästan 50 procent jämfört med marginalintensiteter som står för vilka kraftverk som faktiskt påverkas. Med andra ord, att använda medelvärden kan få en beslutsfattare att tro att ett ingripande bara är hälften så effektivt som det verkligen är, potentiellt äventyra implementeringen trots dess stora fördelar.

Medan tjänstemän historiskt har använt genomsnittliga utsläppsintensiteter för att beräkna föroreningar i elsektorn, i vissa fall, detta har lett till en felaktig uppskattning av effekterna jämfört med en strategi för marginalutsläpp, sade studiens medförfattare Inês Azevedo, en docent vid Institutionen för energiresursteknik vid Stanfords School of Earth, Energi- och miljövetenskap (Stanford Earth).

Forskarna lyfter också fram vikten av att använda uppdaterade uppskattningar av utsläppsintensiteten. I deras tidning, de visar att om man använder uppskattningar som bara är ett år inaktuella kan de undvikade skadorna överskattas med 25 till 35 procent.

"Elnätet förändras snabbt, men emissionsintensitetsdata släpps ofta med en stor fördröjning, " sa Priya Donti, en Ph.D. student vid Carnegie Mellon University och studie medförfattare. "Vår studie visar vikten av att ofta uppdatera dessa data."

Förbättra politiken

"Boston University använde en del av vårt tidigare arbete med marginalutsläpp för att bestämma var man ska köpa förnybar energi, genom att modellera i vilken utsträckning olika upphandlingar skulle minska utsläppen, sa Azevedo, med hänvisning till institutionens klimathandlingsplan. "Det är intressant att fundera på om andra beslutsfattare kan börja använda samma slags verktyg för att informera om klimathandlingsplaner på stads- och delstatsnivå."

Den här typen av verktyg kan hjälpa beslutsfattare att förstå effekterna av olika policy- och investeringsalternativ, sa Donti. "Vi vill hjälpa dem att utforma insatser som ger de största fördelarna när det gäller att hantera klimatförändringar och förbättra människors hälsa."

Azevedo är också senior fellow vid Stanford Woods Institute for the Environment. J. Zico Kolter från Carnegie Mellon University är medförfattare till studien. Forskningen stöddes av Center for Climate and Energy Decision Making (CEDM) i ett avtal mellan Carnegie Mellon University och National Science Foundation. Studien finansierades också av National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program och Department of Energy Computational Science Graduate Fellowship.