Alors que la planète continue de se réchauffer, le double défi de la diminution de l'approvisionnement en eau et de la demande croissante d'énergie s'intensifiera. Mais l'eau et l'énergie sont inextricablement liées. Par exemple, près d'un cinquième de l'énergie californienne est consacré aux activités liées à l'eau, tandis que plus d'un dixième de l'électricité de l'État provient de l'hydroélectricité. Alors que la société essaie de s'adapter à un défi, il doit s'assurer que cela n'aggrave pas l'autre.

À cette fin, chercheurs de l'UC Santa Barbara, Lawrence Berkeley National Laboratory et UC Berkeley ont développé un cadre pour évaluer comment différentes adaptations climatiques peuvent avoir un impact sur ce lien eau-énergie. Leurs recherches sont publiées dans la revue en libre accès Lettres de recherche environnementale .

« Les systèmes d'électricité et d'eau sont liés de différentes manières, " a déclaré le coauteur Ranjit Deshmukh, professeur adjoint au département d'études environnementales. « Le changement climatique devrait accentuer ces liens. Nous avons donc présenté un cadre qui cartographie ces interdépendances et nous permettra de comprendre et de quantifier ses impacts sur le lien énergie-eau. »

Bien qu'il ne s'agisse pas de la première étude à examiner ces sujets, il adopte une approche plus nuancée que les articles précédents. "Il y a eu de nombreuses analyses sur la façon dont le changement climatique pourrait affecter les secteurs de l'eau et de l'énergie séparément, mais ces études n'examinaient généralement pas les interactions et les rétroactions entre les deux, ", a déclaré l'auteur principal Julia Szinai de la division des sciences du climat et des écosystèmes du Berkeley Lab. "Notre article développe un cadre généralisé qui identifie comment le changement climatique affecte ces systèmes couplés d'eau et d'électricité et les adaptations potentielles aux futurs écarts de l'offre et de la demande. Ce faisant, nous illustrons les compromis et les synergies souvent négligés dans l'adaptation au changement climatique. »

Le cadre utilise une analyse des systèmes pour identifier les plus grands facteurs de stress climatiques potentiels sur les secteurs de l'eau et de l'énergie. Il quantifie les actions qui seront nécessaires pour s'adapter au changement climatique, et examine les retours d'expérience qui résulteraient de ces actions.

"Par exemple, notre cadre montre comment l'augmentation des températures due au changement climatique augmentera probablement la demande d'électricité pour la climatisation et la demande d'eau pour l'irrigation, " Deshmukh a expliqué. " Alors que la perte de neige dans les Sierras et les précipitations variables affecteront l'approvisionnement en eau, pas seulement pour un usage urbain et agricole, mais aussi pour la production d'hydroélectricité et le refroidissement des centrales thermiques."

La Californie compte sur le manteau neigeux de la Sierra Nevada pour doser lentement l'eau au cours de l'année.

L'équipe a appliqué le cadre qu'elle a développé à la Californie, qui dépend du manteau neigeux pour une grande partie de son eau et dépense d'importantes quantités d'énergie pour transporter l'eau du nord au sud de l'État. Ils ont examiné plusieurs stratégies d'adaptation dans le secteur de l'eau et ont constaté que certaines sont énergivores tandis que d'autres peuvent réellement économiser de l'eau et de l'énergie.

Les chercheurs ont intégré les données d'un certain nombre d'études fragmentées pour estimer la gamme globale des futurs possibles de l'eau et de l'énergie pour l'État selon divers scénarios climatiques à la fin du siècle. Leur analyse a révélé que deux facteurs domineront probablement les impacts directs du changement climatique sur le secteur de l'électricité de la Californie :des charges de climatisation plus élevées et une diminution de la disponibilité de l'hydroélectricité.

"L'un des points les plus importants de l'article est que l'adaptation de notre système d'approvisionnement en eau au changement climatique peut soit exacerber considérablement le stress du réseau électrique, ou à l'envers, cela pourrait aider à l'atténuer, " a déclaré Andrew Jones, co-auteur et climatologue du Berkeley Lab. " Si nous nous concentrons sur l'adaptation du système hydraulique en utilisant de grands transferts d'eau à travers les bassins, ou en utilisant un dessalement énergivore, cela va juste rendre le problème de l'électricité beaucoup plus difficile. Si, d'autre part, nous adaptons le système d'eau en conservant l'eau, c'est en fait une situation gagnant-gagnant parce que vous réduisez également l'énergie requise pour l'eau."

Actuellement, 19 % de la consommation d'électricité de la Californie est consacrée aux applications liées à l'eau, comme le traitement, transport, pompage et chauffage. En outre, environ 15 % de la production d'électricité de l'État provient de l'hydroélectricité.

L'État a déjà constaté certains impacts du changement climatique sur ses systèmes hydro-énergétiques. Les sécheresses prolongées exacerbées par le changement climatique ont entraîné des pics de consommation d'électricité pour le pompage des eaux souterraines, et les déficits hydroélectriques correspondants ont dû être remplacés par des combustibles fossiles plus polluants.

L'équipe est certaine que la crise climatique aura un impact énorme sur les futurs approvisionnements en eau de l'État. Cela dit, l'effet est très incertain. Au pire des cas, les réserves d'eau disponibles pourraient diminuer de 25 % ; cependant, ils pourraient augmenter de 46 %.

« Il y a des incertitudes importantes dans les projections des modèles climatiques pour les précipitations, " dit Deshmukh. " Mais indépendamment de ces incertitudes, les mesures d'adaptation offrent des co-bénéfices importants." Conserver l'eau permettrait d'économiser de l'énergie ainsi que de l'argent pour les consommateurs, et permettre un plus grand débit dans les ruisseaux et les rivières naturels de l'État.

Lorsque l'équipe a appliqué son cadre au pire des cas, ils ont découvert que le choix des stratégies d'adaptation les plus énergivores dans le secteur de l'eau pouvait entraîner un déséquilibre énergétique aussi important que celui causé directement par le changement climatique.

"Je pense que c'est la première étude à montrer que l'adaptation du secteur de l'eau peut avoir un impact aussi important sur le secteur de l'électricité que l'effet direct du changement climatique lui-même, " dit Jones.

« Cette étude a mis en évidence l'intérêt d'une planification coordonnée de l'adaptation entre les deux secteurs, " a ajouté l'auteur principal Szinai, "Nous lions donc maintenant un modèle de gestion des ressources en eau plus détaillé et un modèle de planification de l'électricité qui peut démontrer des voies résilientes pour la construction d'infrastructures électriques dans l'ouest des États-Unis lorsque les impacts du changement climatique sont inclus dans le secteur de l'eau."

Deshmukh dirige actuellement une équipe pour explorer les liens entre l'énergie, l'eau et le climat en quantifiant les impacts du changement climatique sur les barrages hydroélectriques et les centrales thermiques dans 12 pays d'Afrique australe. Il espère identifier les investissements optimaux dans les infrastructures électriques.

"La Californie a le choix de la manière dont elle souhaite adapter son secteur de l'eau aux impacts du changement climatique, " Deshmukh a déclaré. " L'État peut soit poursuivre des mesures d'adaptation climatique à forte intensité énergétique telles que le dessalement, soit développer un portefeuille de mesures qui maximisent le potentiel de conservation de l'eau. Les planificateurs et les décideurs des secteurs de l'eau et de l'énergie doivent coordonner leurs actions et leurs plans d'adaptation au changement climatique."