Было бы лучше, однако, для отдельных стран сотрудничать и способствовать расширению способности ветра в других Европейских регионах, которые в настоящее время очень мало используют энергию ветра. Балансирование способности на континенте эффективно минимизировало бы чрезвычайные колебания, вызванные различными погодными условиями, которые в настоящее время затрагивают скорости ветра. Это – вывод, сделанный группой погоды и энергетических исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Имперского колледжа Лондона в новом исследовании, которое было просто опубликовано в журнале Nature Climate Change.Объединение данных о погоде и производственных мощностей
Исследователи провели свое исследование, объединив данные всей Европы по крупномасштабным погодным условиям с прошлых 30 лет с ветром и солнечные данные о производстве электроэнергии. Это использовало платформу Renewables.ninja, развитую в Швейцарской высшей технической школе Цюриха для моделирования продукции ветра Европы и солнечных ферм на основе исторических данных о погоде. Этот открытый инструмент моделирования доступен для любого, чтобы использовать во всем мире как часть усилия улучшить прозрачность и открытость науки.
Исследователи использовали эти данные, чтобы смоделировать, как энергия ветра связана с семью преобладающими «погодными режимами» в Европе и как это изменится с дальнейшим расширением энергетической способности ветра. Эти погодные режимы объясняют, почему европейское производство электроэнергии ветра страдает от колебаний, длящихся несколько дней.Некоторые режимы характеризуются циклонами, сыплющимися из Атлантики, приносящей сильные ветры в Западную Европу, но они сопровождаются параллельными спокойными условиями на востоке.
Другие режимы видят более спокойную погоду из Атлантики. Но в то же время, скорости ветра последовательно увеличиваются в южной Европе и северной Скандинавии.
«Есть едва погодная ситуация, в которой нет никакого ветра на всем континенте, и таким образом вся Европа испытала бы недостаток в потенциале энергии ветра,» объясняет Кристиан Грэмс, побеждает автора исследования из Института Атмосферного и Науки о климате в Швейцарской высшей технической школе Цюриха.Однако сегодняшние ветровые электростанции распределены нерегулярно по всей Европе, главным образом в странах, граничащих с Северным морем. Это приводит к неравномерному производству электроэнергии ветра, потому что большая часть мощности установлена в соседних странах с подобными погодными условиями. Это означает, что, если стабильная система с высоким давлением вызывает затишье в течение нескольких дней или даже недель по Северному морю, как произошел зимой 2016/17, производство электроэнергии ветра всей Европы понижается существенно.
Сотрудничество дало бы компенсацию за колебанияПроблема для энергосистемы Европы будет усилена странами после их собственных национальных стратегий расширения энергии ветра, которая далее сконцентрирует способность в регионе Северного моря.
Это приведет к еще более чрезвычайным колебаниям: различие между высоким производством в благоприятных условиях ветра и низким производством во время затишья могло составлять целых 100 гигаватт – примерно то же самое качество 100 атомных электростанций – и должно будет быть сделано доступным или сдержанным в течение только нескольких дней.Если бы европейские страны должны были сотрудничать и создать будущие ветровые электростанции на основе понимания погодных режимов сдержанного масштаба, колебания будущей энергии ветра могли быть стабилизированы на текущем уровне приблизительно 20 гигаватт. Балканы, Греция, западное Средиземноморье и северная Скандинавия – все потенциальные места.
В этих местоположениях все было бы достаточно ветра, если бы, например, высокое давление привело к затишью в Северном море. Аналогично, если бы стабильная область с высоким давлением замедлила производство ветра в Средиземном море, ветровые электростанции по Северному морю выработали бы достаточно электроэнергии. «Поэтому способность ветра в странах, таких как Греция или Болгария могла действовать как ценный противовес к текущим ветровым электростанциям Европы. Однако это потребовало бы изменения парадигмы в стратегиях планирования стран с потенциалом энергии ветра», подчеркивает соавтор Иэн Стэффелл из Имперского колледжа Лондона.
Хранение электричества, не выполнимоеАвторы говорят, что было бы трудно сохранить электричество в течение нескольких дней, чтобы уравновесить эти мультидневные колебания – батареями или озерами накачанного хранения в Альпах, например – так как необходимая сумма вместимости не будет доступна в обозримом будущем. Текущие технологии хранения больше подходят для компенсации за более короткие колебания нескольких часов или дней.Кроме того, более широкое географическое распределение ветровых электростанций также требует расширения сетки передачи.
Однако такая общеевропейская система возобновляемой энергии могла все еще предоставить Швейцарии возможность использовать ее мощности гидроэлектроэнергии более экономно, чтобы дать компенсацию за краткосрочные колебания.Политическая воля и сетевое расширение необходимы
Используя солнечную энергию, чтобы дать компенсацию за промежутки за несколько дней только работал бы на региональном уровне в лучшем случае Исследователи говорят, что, чтобы дать компенсацию за колебания по всей Европе, способность солнечной энергии должна была бы быть увеличена в десять раз.«Солнце часто светит, когда это спокойно», объясняет соавтор Штефан Пфеннингер, от Института Экологических Решений в Швейцарской высшей технической школе Цюриха, «но зимой, есть достаточно часто солнечный свет в Центральной и Северной Европе, чтобы выработать достаточную электроэнергию, используя солнечные батареи».
Поэтому имело бы мало смысла давать компенсацию за колебания энергии ветра с крупным расширением солнечной способности.Исследователи теперь надеются, что энергетические производители и сетевые операторы, а также правительства и политики, услышат об этих новых результатах и лучшем координационном планировании всей Европы и расширении сетки.