Une étude de l’Université d’Oklahoma prévoit des changements significatifs dans la consommation énergétique des bâtiments urbains en raison du changement climatique, soulignant la nécessité de stratégies d’atténuation robustes et d’une meilleure efficacité énergétique.
Les chercheurs ont découvert que la consommation d’énergie nécessaire au refroidissement des bâtiments dans les villes américaines pourrait augmenter en moyenne de 13,8 % pour chaque degré de réchauffement climatique.
Une étude de recherche dirigée par Chenghao Wang, professeur adjoint à l’Université d’Oklahoma et récemment publiée dans la revue Communications naturelles a abordé la question cruciale de l’évolution de la consommation énergétique des bâtiments à l’échelle urbaine en environnement urbain sous l’influence du changement climatique.
Les combustibles fossiles représentent environ 40 % de la consommation totale d’énergie des bâtiments dans les centres-villes des États-Unis, et l’Energy Information Administration des États-Unis rapporte que les bâtiments résidentiels et commerciaux des villes américaines sont l’un des principaux consommateurs d’énergie (39 %) et de gaz à effet de serre. émetteurs (28%).
« Comprendre leur future consommation d’énergie est très important pour élaborer des stratégies d’atténuation du changement climatique, améliorer l’efficacité énergétique, élaborer et mettre en œuvre des réglementations, des politiques et des plans d’incitation en matière d’énergie et d’environnement et améliorer la résilience et l’adaptation de notre société aux futurs climats et conditions météorologiques extrêmes. « , a déclaré Wang, qui dirige le laboratoire sur l’avenir urbain durable, ou SURF, à l’École de météorologie de l’OU.
Objectifs de recherche antérieure et d’étude actuelle
« Des études antérieures ont fait de grands progrès dans l’estimation de la façon dont la consommation d’énergie pourrait changer au niveau national ou au niveau des États en réponse aux futurs changements climatiques », a-t-il déclaré. « Cependant, il existe une lacune importante dans notre compréhension en ce qui concerne l’échelle de la ville. Alors que les villes mondiales s’engagent sur des objectifs ambitieux en matière de développement durable, une compréhension plus granulaire de la consommation d’énergie à l’échelle de la ville devient impérative.
L’équipe de recherche comprend Janet Reyna et Henry Horsey du Laboratoire national des énergies renouvelables, Jiyun Song, Dachuan Shi et Yuyu Zhou de l’Université de Hong Kong, Sarah Feron de l’Université de Santiago du Chili, Zutao Ouyang et Robert Jackson de l’Université de Stanford, et Ying Li de l’Université chinoise des Trois Gorges.
Visualisation de l’évolution de la consommation annuelle d’énergie dans les années 2050 par rapport aux années 2010 selon quatre scénarios de réchauffement avec un secteur de l’énergie électrique sans carbone. Crédit : Dr Wang
Ils ont examiné 277 villes des États-Unis contigus, à l’aide de simulations de modèles et des projections climatiques futures les plus récentes de l’ensemble de données du Coupled Model Intercomparison Project, ou CMIP6. Ils ont examiné quatre scénarios de réchauffement possibles qui englobent une variété de scénarios possibles de réchauffement climatique et deux scénarios pour le secteur de l’énergie électrique.
« Dans un scénario du secteur de l’électricité, nous avons supposé qu’aucune politique future en matière de carbone ne serait mise en œuvre, mais nous avons également inclus un scénario qui suppose une décarbonation rapide et des émissions nettes de carbone nulles du secteur de l’électricité d’ici 2050, à l’instar des objectifs américains de zéro pollution par le carbone. annoncé par le président Biden en 2023 », a déclaré Wang.
Résultats et implications
Pour étudier comment la consommation d’énergie des bâtiments urbains évoluerait dans le cadre du futur changement climatique, l’équipe de Wang a utilisé un indicateur appelé intensité de la consommation d’énergie, ou IE. L’IUE est l’énergie utilisée par pied carré par an et est calculée en divisant l’énergie totale consommée par les bâtiments par leur superficie brute totale.
« En raison du changement climatique, nous avons constaté que la construction d’IUE à l’échelle de la ville devrait connaître des changements inégaux d’ici les années 2050 par rapport aux années 2010 », a déclaré Wang. « La plus forte augmentation de l’IUE pour l’électricité se produira principalement dans le Sud, le Sud-Ouest, l’Ouest et le Sud-Est, qui connaîtront une augmentation pouvant atteindre 7,2 %. »
Une étude de recherche dirigée par Chenghao Wang, professeur adjoint à l’Université d’Oklahoma, a abordé la question cruciale de l’évolution de la consommation énergétique des bâtiments à l’échelle de la ville en environnement urbain sous l’influence du changement climatique. Crédit : Université d’Oklahoma
Ils ont découvert que l’augmentation de l’EUI électrique pendant les saisons chaudes et les jours les plus chauds sera bien supérieure à la variation annuelle, en particulier dans le Nord-Ouest. Cette différence est principalement due au taux plus élevé d’adoption de la climatisation et à la consommation d’énergie de refroidissement des locaux en cas de réchauffement futur. Pour chaque degré de réchauffement, l’IEE moyen de refroidissement des locaux au niveau de la ville augmentera de 13,8 %.
« Nous avons constaté une augmentation moyenne de 10,1 à 37,7 % de la fréquence des pointes estivales urbaines d’électricité des bâtiments EUI. Cependant, certaines villes connaîtront des augmentations de plus de 110 %. Cela nécessitera une capacité de réseau plus élevée et également une plus grande résilience contre les pannes de courant lors de vagues de chaleur extrêmes », a déclaré Wang.
Recommandations et actions futures
L’équipe a également évalué les changements potentiels dans la source d’énergie utilisée par les bâtiments urbains, en tenant compte des pertes d’énergie lors de la production, du transport et de la distribution.
« La décarbonisation du secteur électrique est très efficace pour réduire la consommation d’énergie des futurs bâtiments dans les villes, mais elle est cruciale pour réduire davantage la combustion directe de combustibles fossiles dans les bâtiments », a déclaré Wang. « En termes simples, nous avons besoin d’une électrification rapide pour les futurs bâtiments urbains. »
Apprenez-en davantage sur les recherches de Wang grâce au Sustainable Urban Futures Lab de l’Université d’Oklahoma.
