Digitalizacja dobrą zmianą w energetyce?

Digitalizacja wspiera transformację energetyczną, obniżając ogólne zużycie energii w miastach nawet o 20% do 2050 roku.

W dobie cyfryzacji coraz więcej osób pracuje częściowo lub całkowicie z domu. Chociaż zmniejsza to zużycie paliwa dzięki eliminacji dojazdów do biura, to jednocześnie zwiększa zużycie energii w domach, głównie na ogrzewanie, gotowanie oraz wideokonferencje, które pochłaniają dodatkową energię w centrach danych takich jak Microsoft czy Zoom. Czy więc digitalizacja rzeczywiście pomaga w oszczędzaniu energii, czy wręcz przeciwnie, zwiększa emisję CO2 do atmosfery?

Odpowiedź na to pytanie przynosi badanie przeprowadzone przez Evangelosa Panosa i Lidię Stermieri z Paul Scherrer Institute (PSI) oraz badaczy z ETH Zurich. W wyniku modelu obliczeniowego badacze pokazali, że „cyfrowe style życia” mogą w rzeczywistości przynieść oszczędności energii rzędu 10-20% do roku 2050 w porównaniu do 2020 roku. Badania wskazują, że efekty rezygnacji z jednej formy zużycia energii na rzecz innej (efekty odbicia) są więcej niż rekompensowane przez bardziej efektywne technologie i zmiany w zachowaniach.

„Digitalizacja nie rozwiązuje wszystkich problemów,” mówi Panos, „ale wspiera transformację systemu energetycznego w drodze do zerowej emisji netto.” Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie *Energy Policy*.

Lidia Stermieri wykorzystała model STEM (Swiss TIMES Energy Systems Model), który został opracowany przez lata pracy w Energy Economics Group w PSI. STEM to potężny model symulujący system energetyczny Szwajcarii, zawierający sześć milionów równań z sześcioma milionami zmiennych, które reprezentują interakcje technologii, nośników energii i emisji oraz sektorów.

Model pozwala na obliczenie różnych scenariuszy do 2050 roku, roku, w którym Szwajcaria zamierza osiągnąć neutralność węglową. STEM modeluje jedynie techniczno-ekonomiczne aspekty systemu energetycznego, nie uwzględniając czynników społeczno-ekonomicznych, takich jak decyzje ludzi dotyczące zużycia energii.

Aby uwzględnić te czynniki, Stermieri opracowała dodatkowy model SEED (Socio-Economic Energy model for Digitalization), który odwzorowuje heterogeniczność procesów decyzyjnych w gospodarstwach domowych, sektorze usług i przemyśle. SEED analizuje synergie i interakcje związane z wprowadzaniem energooszczędnych usług cyfrowych i praktyk. 

Model SEED wymienia informacje z modelem STEM, co razem tworzy jeden z najbardziej zaawansowanych modeli systemów energetycznych o zasięgu krajowym w Europie. Dzięki temu możliwe jest realistyczne modelowanie współdziałania społeczeństwa i technologii.

Stermieri wykorzystała swój model do obliczenia dwóch scenariuszy. W scenariuszu „Zamrożonym” zakłada się, że społeczeństwo nie wykazuje zainteresowania rozwojem cyfryzacji, która więc wyhamowuje. W scenariuszu „Przyspieszonym” cyfryzacja nabiera tempa, a społeczeństwo wspiera nowe praktyki cyfrowe i rozwój technologiczny. Analizy pokazują pozytywny wpływ cyfryzacji na zużycie energii.

Modelowanie każdego ze scenariuszy wymagało wielokrotnego uruchomienia modelu, co trwało 60-90 godzin intensywnych obliczeń na zaawansowanym komputerze. Każdy z modeli energetycznych oddziaływał na siebie nawzajem kilkakrotnie, aby realistycznie odwzorować interakcje społeczeństwa i technologii.

Model Stermieri uwzględnia wszystkie sektory – gospodarstwa domowe, przemysł i politykę – co czyni go unikalnym w Europie. Jednak nawet ten model to tylko etap pośredni w kierunku bardziej realistycznych modeli, które w przyszłości będą uwzględniać również wyniki badań z zakresu psychologii.

Panos, wspólnie z doktorantką Shadi Firoozyalizadeh, pracuje nad zintegrowaniem decyzji psychologicznych z modelem SEED w ramach projektu CoSi (Co-Evolution and Coordinated Simulation of the Swiss Energy System and Swiss Society). Projekt ten ma na celu zbadanie procesów zmian społecznych niezbędnych dla transformacji systemu energetycznego.

Psycholodzy badają, jak ludzie podejmują decyzje dotyczące zużycia energii i wyboru technologii. Firoozyalizadeh zamierza zintegrować te decyzje psychologiczne z modelem SEED, co pozwoli na jeszcze bardziej poinformowane decyzje przy projektowaniu nowej polityki energetycznej i klimatycznej.

Digitalizacja może odegrać kluczową rolę w transformacji energetycznej, przynosząc znaczne oszczędności energii i wspierając osiągnięcie celów zerowej emisji netto. Modele obliczeniowe, takie jak STEM i SEED, które uwzględniają zarówno techniczno-ekonomiczne, jak i społeczno-ekonomiczne aspekty, są niezbędne do zrozumienia i kształtowania przyszłości energetycznej. Badania prowadzone przez Panosa i Stermieri pokazują, że digitalizacja, wsparta odpowiednimi decyzjami politycznymi i społecznymi, może być potężnym narzędziem w walce z zmianami klimatycznymi.

Szymon Ślubowski