Исследователи из Ирландии, Швейцарии и Великобритании показали, как долгосрочные погодные условия влияют на технологии использования возобновляемых источников энергии ветром и солнцем в Европе. Используя метеорологические данные за 30 лет, ученые изучили и дополнительно смоделировали влияние возобновляемых источников энергии на электроэнергетический сектор до 2030 года. Работа предполагает, что, несмотря на непредсказуемый характер энергии ветра и солнца, европейская энергосистема может с комфортом генерировать не менее 35% электроэнергии, потребляемой только этими возобновляемыми источниками энергии, без существенного влияния на цены или стабильность системы. Статья появится 26 июля в журнале Joule.
За последнее десятилетие популярность ветровой и солнечной энергии в Европе резко возросла в качестве экологически чистых альтернатив традиционной энергии на основе углерода, и их использование увеличилось в четыре раза в период с 2007 по 2016 год. Однако эти технологии не лишены недостатков - обе они уязвимы. к колебаниям погодных условий, что вызывает обеспокоенность по поводу способности Европы выдерживать длительные периоды слабого ветра или пасмурного неба. Исследователи использовали исторические данные о погоде за десятилетия для моделирования этой изменчивости ветровой и солнечной энергии и ее влияния на рынки, но многие исследования анализируют данные только за один конкретный год или сосредоточены исключительно на одной стране или небольшом регионе.
Исследователи бросают вызов как временным, так и пространственным ограничениям предыдущих исследований, анализируя работу системы электроснабжения по всей Европе, включая передачу электроэнергии между странами и технические эксплуатационные ограничения, используя данные о ветре и солнечной энергии за 30-летний период с 1985 по 2014 год.. Выявив тенденции из этого давнего массива данных по огромному взаимосвязанному региону, команда смогла смоделировать, как Европа будет жить в пяти различных сценариях использования возобновляемых источников энергии с различными амбициями в области устойчивого развития через 12 лет. Оказывается, широта и глубина их базы данных сыграли решающую роль, когда дело дошло до понимания тенденций выбросов CO2, системных затрат и работы системы - всего, что необходимо для эффективной разработки энергетической политики.
«При планировании будущих энергосистем с более высоким уровнем ветровой и солнечной генерации одного года анализа данных о погоде недостаточно», - говорит Шон Коллинз, исследователь из MaREI, Центра морской и возобновляемой энергии Ирландии в Институт экологических исследований в Университетском колледже Корка. «Мы обнаружили, что однолетние исследования могут давать результаты, которые отклоняются на целых 9% от долгосрочного среднего значения на европейском уровне и даже больше на уровне страны. Когда есть юридически обязывающие цели по выбросам углерода и доле возобновляемой энергии или обещания избежать резкого скачка цен, это все меняет».
Используя несколько лет, чтобы лучше понять, как другие переменные реагируют на проникновение на рынок энергии ветра и солнца, Коллинз и его команда обнаружили, что выбросы CO2 и общие затраты на производство энергии сильно колеблются в будущих сценариях. Они могут стать в пять раз более неопределенными, поскольку ресурсы, зависящие от погодных условий, приобретают все большую популярность на рынке. Тем не менее, они также обнаружили, что Европа может довольно хорошо противостоять этой изменчивости благодаря своей тесной интеграции - по оценкам их моделей, к 2030 году Европа сможет использовать возобновляемые источники энергии для производства более двух третей своей электроэнергии, причем более одной трети будет приходиться на энергию ветра и солнца.
Коллинз и его команда считают, что их модели и данные можно использовать для описания различных возможных сценариев будущего, чтобы помочь политикам лучше понять надежность и влияние возобновляемых источников энергии, включая последствия перехода на 100% возобновляемые системы электроснабжения.. Делая свои модели и данные открытыми, исследователи также надеются, что будущая работа продемонстрирует большую осведомленность об этих долгосрочных погодных условиях, чтобы точно изобразить мир, в большей степени зависящий от возобновляемых источников энергии..
«Чтобы будущие разработки политики были надежными и учитывали метеорологическую зависимость обезуглероженных энергетических систем, они должны основываться на анализе открытого моделирования, в котором используются общие долгосрочные наборы данных», - говорит Коллинз.