Ryzyko suszy wiatrowej i słonecznej w odnawialnych źródłach energii

Według danych Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA), pod koniec 2024 r. odnawialne źródła energii będą odpowiadać za 46 proc. światowej zainstalowanej mocy wytwórczej energii elektrycznej.

Globalna moc energii odnawialnej wyniosła 4448 gigawatów, z czego 1865 gigawatów pochodziło z energii słonecznej, 1132 gigawatów z energii wiatrowej, a 1053 gigawatów z energii wiatrowej na morzu.

Międzynarodowa Agencja Energetyczna (IEA) przewiduje, że światowa moc energii odnawialnej wzrośnie 2,7-krotnie do 2030 r., przy czym główną przeszkodą na drodze do tego wzrostu będą susze wiatrowe i słoneczne.

Sytuację, w której wiatr w danym regionie utrzymuje się poniżej normy przez co najmniej 7–10 dni, nazywa się suszą wiatrową.

10-procentowy spadek prędkości wiatru powoduje zmniejszenie produkcji energii elektrycznej o 30 procent

Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) przewiduje, że zmiany klimatu wpłyną na średnią prędkość wiatru na świecie, a do 2100 roku średnia roczna prędkość wiatru spadnie o 10 procent.

10-procentowy spadek prędkości wiatru skutkuje ponad 30-procentowym spadkiem produkcji energii elektrycznej z energii wiatrowej, a turbiny wiatrowe mogą działać tylko powyżej określonej prędkości wiatru. Siła, kierunek, wzór i czas trwania wiatru również wpływają na wydajność turbin.

Wiele części Europy zostało dotkniętych suszą wiatrową, szczególnie w ostatnich latach. W Niemczech produkcja energii elektrycznej z elektrowni wiatrowych spadła w tym roku o 31 procent. Głównym powodem tego spadku okazały się niskie prędkości wiatru na poziomie turbin. Sytuacja ta spowodowała, że ​​udział energii wiatrowej w całkowitej produkcji energii elektrycznej w Niemczech spadł z 34 procent w pierwszych czterech miesiącach 2024 r. do 24 procent w tym samym okresie w tym roku.

W drugiej połowie 2021 r. prędkość wiatru była o 15% niższa od średniej z powodu suszy wiatrowej w północno-zachodniej Europie. Udział Wielkiej Brytanii w wytwarzaniu energii wiatrowej spadł do zaledwie 2%, a kraj został zmuszony do ponownego uruchomienia dwóch elektrowni węglowych. W grudniu 2022 r. hurtowe ceny energii elektrycznej na rynku spot w Wielkiej Brytanii osiągnęły rekordowo wysoki poziom z powodu spadku energii wiatrowej i wzrostu cen gazu ziemnego.

„Susza słoneczna”, która może utrudnić produkcję energii słonecznej, oznacza, że ​​zachmurzenie w danym regionie utrzymuje się dłużej niż zwykle.

Ilość produkowanej energii słonecznej zależy od tego, ile światła słonecznego otrzymują panele i jak skutecznie zamieniają je w energię. Ekstremalne warunki pogodowe, takie jak pochmurna i deszczowa pogoda, zanieczyszczenie powietrza lub fale upałów, mogą znacznie zmniejszyć produkcję energii poprzez zmniejszenie światła słonecznego i obniżenie wydajności paneli.

„Planowanie dzisiaj ma ogromne znaczenie”

Dr James M. Wilczak, który w kwietniu przeszedł na emeryturę z amerykańskiej Narodowej Agencji ds. Oceanów i Atmosfery (NOAA), powiedział, że koncepcja susz wiatrowych i słonecznych nie jest dla większości ludzi tak znana jak susze opadowe czy hydrologiczne.

„Jeśli kraj planuje budowę rozległej sieci elektrowni wiatrowych i słonecznych w całym kraju, warto rozważyć ryzyko suszy energetycznej” — powiedział Wilczak, zauważając, że takie susze rzadko są brane pod uwagę podczas instalowania turbin wiatrowych i paneli słonecznych. „Jeśli kraj jest wystarczająco duży lub dzieli się energią elektryczną ze swoimi sąsiadami, możliwe jest zminimalizowanie skutków takich susz poprzez strategiczne rozmieszczenie zasobów wiatrowych i słonecznych pod względem geograficznym”.

Wilczak zauważył, że tego typu zagrożenia mogą stać się poważniejsze w przyszłości, biorąc pod uwagę, że świat podejmuje kroki mające na celu zwiększenie potencjału energii odnawialnej.

Wilczak podkreślił, że bardzo ważne jest planowanie z wyprzedzeniem na wypadek możliwych spadków produkcji i ostrzegł: „Jeśli wystąpi długotrwała susza produkcyjna i nie zostanie utworzony system, który mógłby to zrekompensować, mogą wystąpić poważne problemy”.

Kroki, które należy podjąć

Odnosząc się do działań, które należy podjąć, aby zapobiec możliwym kryzysom, Wilczak zauważył, że najpierw należy dobrze zrozumieć zjawisko suszy wiatrowej i słonecznej oraz dogłębnie omówić takie kwestie, jak często występują, jak poważne mogą być i jak długo mogą trwać.

Wilczak stwierdził jednak, że w tej dziedzinie należy podjąć wiele działań i kontynuował swoją wypowiedź w następujący sposób:

„Do tego celu można wykorzystać magazynowanie baterii, wodór lub systemy magazynowania energii oparte na różnych rodzajach gazu. Innym rozwiązaniem mogą być generatory zapasowe. Mogą to być systemy zasilane paliwami kopalnymi, takimi jak gaz ziemny. Generatory te mogą być używane bardzo rzadko, ale mogą zapobiec możliwemu kryzysowi lub awarii, zwiększając niezawodność sieci”.

Wyjaśniając, że jedną z metod, którą można zastosować w celu zrównoważenia spadków produkcji energii wiatrowej i słonecznej, jest udoskonalenie infrastruktury przesyłowej, Wilczak stwierdził, że nadmiar energii wiatrowej i słonecznej w jednym regionie można przesłać do innego regionu za pomocą linii przesyłowych, a tym samym zaspokoić popyt w regionach, w których produkcja jest niska.

Wilczak, który wspomniał, że w takich sytuacjach kluczowe znaczenie ma zarządzanie popytem, ​​podsumował swoje słowa następująco:

„Gdy nie ma wystarczającej zdolności przesyłowej lub magazynowej i panuje susza, możliwe jest opracowanie programów zachęt dla firm, aby zmniejszyły zużycie energii. To ograniczenie może trwać na przykład kilka godzin. Duzi konsumenci energii, tacy jak ci z sektorów takich jak produkcja cementu, stali lub uzdatnianie wody, mogą uznać za korzystne zmniejszenie zużycia na tydzień lub dłużej, jeśli mogą korzystać z energii elektrycznej bardziej ekonomicznie przez pozostałe 51 tygodni w roku”.

Reporter: Gazeta Energia