Assessment of Carbon Footprint Associated with Electricity Consumption at Deen Dayal Upadhyaya Gorakhpur University, India

Technische Samenvatting: Beoordeling van de koolstofvoetafdruk gerelateerd aan elektriciteitsverbruik aan de Deen Dayal Upadhyaya Gorakhpur Universiteit, India

Probleemstelling
Klimaatverandering en milieu-duurzaamheid zijn kritieke wereldwijde uitdagingen, waarbij instellingen voor hoger onderwijs significante energieverbruikers zijn vanwege hun diverse academische, onderzoek-, administratieve en residentiële activiteiten. In India, waar de elektriciteitsopwekking zwaar afhankelijk blijft van fossiele brandstoffen, dragen universiteitscampussen substantieel bij aan indirecte broeikasgasemissies (broeikasgasemissies), specifiek gecategoriseerd als Scope 2-emissies onder het Greenhouse Gas Protocol. Ondanks de erkende noodzaak om deze emissies te kwantificeren en te beheren, is er een gebrek aan uitgebreide, longitudinale beoordelingen van de op elektriciteit gerelateerde koolstofvoetafdrukken in Indiase universiteiten. Deze studie adresseert deze kloof door de koolstofvoetafdruk die geassocieerd wordt met het elektriciteitsverbruik aan de Deen Dayal Upadhyaya (DDU) Gorakhpur Universiteit (DDUGU) over een periode van zes jaar (2019–2024 te evalueren, waarbij de wisselwerking tussen de energievraag, de integratie van hernieuwbare energie en externe factoren zoals de COVID-19-pandemie wordt onderzocht.

Methodologie
De studie maakte gebruik van een kwantitatief beoordelingskader gebaseerd op het Greenhouse Gas (GHG) Protocol, ontwikkeld door de World Resources Institute (WRI) en de World Business Council for Sustainable Development (WBCSD). De reikwijdte was beperkt tot Scope 2-emissies (indirecte emissies uit ingekochte elektriciteit), waarbij Scope 1 (directe emissies) en Scope 3 (andere indirecte emissies) werden uitgesloten.

• Studiegebied: DDUGU, gelegen in Gorakhpur, Uttar Pradesh, beslaat ongeveer 190,96 acres met meer dan 30 gebouwen, en bedient meer dan 20.000 studenten en 1.900 medewerkers.
• Gegevensverzameling: Maandelijkse gegevens over het elektriciteitsverbruik (in kWh) werden verkregen uit facturen uitgegeven door de Uttar Pradesh Power Corporation Limited (UPPCL) voor de boekjaren 2019–2024. Gegevens over de opwekking van zonne-energie (Solar Energy Generation, SEG) werden afkomstig uit de registers van het fotovoltaïsche systeem op de campus.
• Emissiefactoren: Jaarlijkse emissiefactoren werden afkomstig van de Central Electricity Authority (CEA), Overheid van India, variërend van 0,703 tot 0,727 kg CO2e/kWh over de onderzoeksjaren heen.
• Berekeningen:
  • Koolstofemissies (CEs) werden berekend met de formule: $CE = \text{Activiteitsgegevens (Elektriciteitsverbruik)} \times \text{Emissiefactor}$.
  • Het netto netverbruik (Net Grid Consumption, NGC) werd bepaald door de zonne-energieopwekking af te trekken van het totale elektriciteitsverbruik ($NGC = TEC - SEG$).
  • De studie modelleerde ook een contrafeitelijk scenario waarin alle elektriciteit uitsluitend door thermische centrales zou worden geleverd, om de potentiële koolstofvoetafdruk zonder mitigatie door zonne-energie te illustreren.

Belangrijkste Resultaten
De analyse onthulde duidelijke seizoensgebonden en interjaarlijkse variaties in het elektriciteitsverbruik en de daarmee gepaard gaande emissies:

1. Seizoenspatronen: Elektriciteitsverbruik en CEs vertoonden uitgesproken seizoensgebonden fluctuaties. De piek in verbruik vond plaats tijdens de zomermaanden (mei–juni) vanwege de koelvereisten, terwijl het laagste verbruik werd geregistreerd in de winter (november–december).
2. Impact van de Pandemie (2020–2021): Een significante daling in het elektriciteitsverbruik en de CEs werd waargenomen tijdens 2020 en 2021. Het totale elektriciteitsverbruik daalde van 2.190.789 kWh in 2020 naar 1.495.134 kWh in 2021, wat resulteerde in een overeenkomstige vermindering van de emissies van 789,30 tCO2e naar 614,17 tCO2e. Dit werd toegeschreven aan lockdowns op de campus, verminderde bezetting en de verschuiving naar online leren.
3. Post-pandemische Resurgentie: Na de hervatting van de normale activiteiten steeg de vraag naar elektriciteit. Het jaarlijkse verbruik steeg naar 3.181.673 kWh in 2024, waarbij de bijbehorende emissies 1.613,77 tCO2e bereikten.
4. Rol van Zonne-energie: De opwekking van zonne-energie (SEG) op de campus speelde een cruciale rol bij het mitigeren van emissies.
   • In 2023 viel een opmerkelijke daling in SEG (311.298,8 kWh) samen met een scherpe stijging in het netto netverbruik (2.560.421,2 kWh) en de emissies (1.920,22 tCO2e).
   • Omgekeerd herstelde de SEG zich in 2024 naar 908.765 kWh, wat hielp om het netto netverbruik en de emissies te verlagen naar 1.613,77 tCO2e, ondanks de hogere totale vraag.
   • In verschillende maanden oversteeg de SEG het totale campusverbruik, wat resulteerde in negatieve netto netwaarden en negatieve CE-waarden, wat wijst op een overschot aan hernieuwbare energie.
5. Vergelijkende Analyse: Als de universiteit volledig afhankelijk zou zijn geweest van thermische energie zonder integratie van zonne-energie, zou de koolstofvoetafdruk in 2024 2.258,99 tCO2e zijn geweest. De werkelijke voetafdruk, rekening houdend met de zonne-energieopwekking, was 1.613,77 tCO2e, wat een substantiële vermindering van de emissies aantoont.

Belangrijkste Bijdragen

• Longitudinale Gegevens: De studie biedt een zeldzame zesjarige longitudinale dataset (2019–2024) die de koolstofvoetafdruk van een Indiase universiteit volgt, waarbij het volledige spectrum van pre-pandemische, pandemische en post-pandemische operationele verschuivingen wordt vastgelegd.
• Kwantificering van Scope 2: Het biedt een nauwkeurige kwantificering van de Scope 2-emissies voor DDUGU, wat een basis legt voor toekomstige duurzaamheidsplanning.
• Impact van Hernieuwbare Energie: Het onderzoek toont empirisch de inverse relatie aan tussen de opwekking van zonne-energie en de afhankelijkheid van het elektriciteitsnet, waarbij wordt benadrukt hoe fluctuaties in de output van hernieuwbare energie direct van invloed zijn op de institutionele koolstofvoetafdruk.
• Seizoensgebonden en Operationele Correlatie: Het identificeert de sterke correlatie tussen seizoensgebonden klimatologische omstandigheden (koelvraag) en de operationele intensiteit (academische schema's) als drijfveren van emissietrends.

Betekenis en Claims
De auteurs stellen dat elektriciteitsverbruik de primaire bron is van indirecte koolstofemissies binnen de universiteitscampus. De studie claimt dat de integratie van hernieuwbare energie, specifelliek zonnestroomsystemen, essentieel is voor het mitigeren van deze emissies, hoewel de effectiviteit ervan afhankelijk is van systeembetrouwbaarheid en onderhoud, zoals aangetoond door de emissiepiek in 2023 als gevolg van verminderde zonne-energieopwekking.

Het artikel concludeert dat hoewel tijdelijke reducties in emissies (zoals tijdens de pandemie) mogelijk zijn door operationele verstoring, langetermijnduurzaamheid structurele interventies vereist. Deze omvatten het uitbreiden van de zonnecapaciteit, het verbeteren van de energie-efficiëntie, het adopteren van energiezuinige technologieën en het bevorderen van energiebewust gedrag onder belanghebbenden. De bevindingen worden gepresenteerd als waardevolle inzichten voor beleidsmakers en universiteitsbestuurders die streven naar de afstemming van institutionele activiteiten met Duurzame Ontwikkelingsdoelstelling 13 (Klimaatactie) en om de transitie naar koolstofarme, duurzame campusomgevingen te ondersteunen. De studie benadrukt dat nauwkeurige verantwoording van vermeden emissies door hernieuwbare energie cruciaal is voor evidence-based besluitvorming in de institutionele energieplanning.