К устойчивому мегаполису: примирение декарбонизации энергетики и устойчивости городского здравоохранения

Почему становится всё труднее сохранять прохладу

По мере того как лета становятся жарче, всё больше людей зависят от кондиционирования воздуха, чтобы оставаться в безопасности. Но те самые тепловые волны, которые делают охлаждение необходимым, одновременно нагружают городские электросети, вызывая отключения электричества и оставляя миллионы без возможности охладиться. В этом исследовании ставится насущный вопрос: может ли очистка наших энергосистем в борьбе с изменением климата непреднамеренно сделать смертельно опасные тепловые волны ещё более опасными для городских жителей — и что с этим можно сделать?

Когда во время тепловой волны отключают электричество

Экстремальная жара — это больше, чем просто дискомфорт; она может вывести организм из строя, особенно у пожилых людей и людей с хроническими заболеваниями. Тепловые волны уже убивают десятки тысяч людей ежегодно по всему миру. В крупных городских агломерациях, забитых квартирами и офисами, выживание часто зависит от стабильного электроснабжения для работы кондиционеров. Однако во время тепловых волн потребление электроэнергии растёт на 10–20% в течение нескольких дней, в то время как высокая температура снижает эффективность линий электропередачи и электростанций. В результате возникает двойное давление: повышенный спрос и уменьшенное предложение, что может привести к поочерёдным отключениям и оставить уязвимые слои населения при опасных температурах в помещениях на часы или дни.

Чистая энергия и неожиданный риск для здоровья

Во многих регионах быстро переходят от ископаемого топлива к более чистым источникам, таким как ветер и солнечная энергия, чтобы достичь углеродной нейтральности. Хотя это важно для замедления изменения климата, у перехода есть побочные эффекты. Традиционные угольные и газовые станции могли быстро наращивать или снижать выработку, но их заменяют возобновляемые источники, зависящие от погоды и менее гибкие без дополнительной резервации. На примере мегагорода Гуандун—Гонконг—Макао на юге Китая авторы показывают, что по мере снижения доли ископаемой генерации дефицит электроэнергии во время тепловых волн становится более частым и продолжительным. Их моделирование показывает, что доля смертей, связанных с отключениями во время тепловых волн в этом регионе с населением 135 миллионов человек, может вырасти с примерно 0,5% всех годовых смертей в 2030 году почти до 2,8% к 2050 году, при этом во многих ключевых городах показатель превысит 3%.

Связь между жарой, электричеством и спасёнными жизнями

Чтобы понять и снизить этот риск, исследователи создали методику, объединяющую метеоданные, поведение энергосистем и здравоохранение. Сначала они разработали модель реакции энергосистем на тепловые волны с учётом резкого роста потребности в кондиционировании, снижения пропускной способности линий и ограниченной генерации. Это позволило им выявлять, когда и где происходят отключения. Затем они построили модель зависимости смертности от теплового воздействия, оценивающую, сколько дополнительных смертей возникает, когда люди теряют охлаждение в конкретные горячие часы, учитывая как текущее, так и накопленное тепловое воздействие. Комбинируя эти составляющие, они проследили логическую цепочку: более жаркие дни приводят к нагрузке на сети, что вызывает сбои, а те повышают риск смерти среди затронутого населения.

Проектирование сети, которая защищает людей

Вооружившись такой связанной моделью, команда протестировала разные подходы к проектированию и эксплуатации городских электросистем. В подробном кейсе по Чжухаю, одному из ключевых городов региона, они сравнили стандартные планы декарбонизации со «сфокусированными на здоровье» стратегиями, которые прямо учитывают предотвращение тепловых смертей. Эти стратегии предполагают небольшое добавление генерации — особенно дневной солнечной — и внедрение водородного накопления энергии. Избыточная возобновляемая энергия преобразуется в водород, хранится и затем сжигается в газовых турбинах, когда спрос пиковый или падает солнечная выработка. Не менее важен не только объём добавляемой мощности, но и момент, когда, если отключения неизбежны, они происходят. С большим количеством солнечной генерации отключения можно сдвигать с самых жарких часов на ночь, что резко снижает вредное тепловое воздействие даже без полного устранения всех перерывов в подаче электроэнергии.

Более здоровые города при меньших долгосрочных затратах

Результаты впечатляют. В Чжухае планирование с учётом здоровья, которое немного увеличивает мощность и добавляет водородные накопители, сокращает избыточную смертность от тепловых волн примерно на 55–65% по сравнению с обычными путями декарбонизации. В то же время по мере удешевления чистых технологий и учащения тепловых волн эти инвестиции окупаются: суммарные ежегодные расходы снижаются на 9–14% к середине века благодаря меньшему числу отключений, снижению расхода топлива и уменьшению экономических потерь от болезней и смертей. Авторы делают вывод, что города не вынуждены выбирать между чистой энергетикой и здравоохранением. Явное планирование сетей с учётом как климатических, так и медицинских целей — с помощью целевой развёртки солнечной энергии, гибкого резерва и накопителей энергии — позволяет мегарегионам стать одновременно более устойчивыми и гораздо безопаснее переживать приближающуюся жару.

Цитирование: Yang, Z., Zhang, H., Li, H. et al. Toward a sustainable megalopolis by reconciling power system decarbonization and urban health resilience. Commun Earth Environ 7, 174 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03198-4

Ключевые слова: тепловые волны, городские электросети, декарбонизация, общественное здравоохранение, энергетическое хранение