Исследователи CIRES и RASEI предполагают, что ветровые ресурсы в следующем столетии могут сократиться во многих регионах Северного полушария и могут резко увеличиться в нескольких горячих точках на юге. Сегодня в журнале Nature Geoscience опубликовано первое в своем роде исследование, предсказывающее, как глобальная энергия ветра может измениться с изменением климата.
«Было проведено множество исследований, посвященных потенциальному влиянию на климат преобразований в производстве энергии, таких как переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии», - сказал ведущий автор Крис Карнаускас, научный сотрудник CIRES и доцент кафедры атмосферных и океанических наук (ATOC) в CU Boulder. «Но не так много внимания уделяется влиянию изменения климата на производство энергии погодозависимыми возобновляемыми источниками энергии, такими как энергия ветра».
Сегодня энергия ветра составляет лишь около 3,7 процента мирового потребления энергии, но глобальные мощности ветроэнергетики быстро растут - около 20 процентов в год. Карнаускас и его коллеги Джули Лундквист и Лей Чжан, также работающие в ATOC, хотели лучше понять вероятные изменения в производстве, поэтому они обратились к международному набору результатов климатических моделей, чтобы оценить изменения в ветроэнергетических ресурсах по всему миру. Затем команда использовала «кривую мощности» из ветроэнергетики, чтобы преобразовать прогнозы глобальных ветров, плотности и температуры в оценку потенциала производства энергии ветра.
Хотя не все климатические модели пришли к единому мнению о том, что принесет будущее, возможны существенные изменения, особенно заметная асимметрия в потенциале ветроэнергетики по всему миру. Если выбросы двуокиси углерода сохранятся на высоком уровне, к 2100 году ресурсы ветровой энергии могут сократиться в средних широтах Северного полушария и увеличиться в Южном полушарии и тропиках.
Как ни странно, команда также обнаружила, что, если уровни выбросов будут снижены, снизившись в ближайшие десятилетия, они увидят только снижение ветровой энергии на севере - этому может не противостоять увеличение мощности на юге.
Лица, принимающие решения в области возобновляемых источников энергии, обычно планируют и устанавливают ветряные электростанции в районах с постоянно сильными ветрами. Например, прерии Среднего Запада Америки, ветреные и сегодня, и в последние десятилетия, усеяны десятками тысяч турбин. Хотя новая оценка показывает, что производство ветровой энергии в этих регионах в течение следующих двадцати лет будет таким же, как сегодня, к концу века оно может значительно сократиться.
Напротив, потенциальное производство энергии ветра на северо-востоке Австралии может значительно увеличиться.
Существовали разные причины для северного снижения и южного увеличения ветроэнергетического потенциала в сценарии с высокими выбросами, Карнаускас и его соавторы обнаружили в результатах моделирования. В Северном полушарии более высокие температуры на Северном полюсе уменьшают разницу температур между этим холодным регионом и теплым экватором. Меньший температурный градиент означает более медленные ветры в северных средних широтах.
«Это снижение в Северной Америке происходит в основном в зимний сезон, когда эти температурные градиенты должны быть сильными и вызывать сильные ветры», - сказал доцент Лундквист, который также является научным сотрудником RASEI. Помимо Северной Америки, команда определила возможное сокращение ветроэнергетики в Японии, Монголии и Средиземноморье. Это может быть плохой новостью для японцев, которые быстро ускоряют развитие ветроэнергетики.
В Южном полушарии, где океанов больше, чем суши, увеличивается другой тип градиента: суша нагревается быстрее, чем окружающие, гораздо более крупные океаны. Этот усиленный градиент усиливает ветры. Горячие точки для вероятного увеличения ветровой энергии включают: Бразилию, Западную Африку, Южную Африку и Австралию.
"Европа - большой знак вопроса", добавил Карнаускас. «Мы понятия не имеем, что мы там увидим. Это почти страшно, учитывая, что Европа уже производит много энергии ветра». Тенденция в этом регионе (и в других, например, на юго-востоке США) слишком неопределенна: одни модели предсказывают рост ветровой энергии, а другие - уменьшение.
В условиях потепления в мире использование большего количества энергии ветра в ближайшие десятилетия может иметь решающее значение для стран, пытающихся соответствовать стандартам сокращения выбросов, установленным Парижским соглашением по климату. Результаты команды могут помочь лицам, принимающим решения по всему миру, определить, куда инвестировать в эту технологию.
«Модели климата слишком неопределенны в отношении того, что произойдет в регионах с высокой производительностью ветровой энергии, таких как Европа, Центральная часть США и Внутренняя Монголия», - сказал Лундквист. «Нам нужно использовать разные инструменты, чтобы попытаться предсказать будущее - это глобальное исследование дает нам дорожную карту того, на чем мы должны сосредоточиться дальше с помощью инструментов с более высоким разрешением».