Hvordan klimaet påvirker sol- og vindenergiforsyningen

En af udfordringerne med sol- og vindkraft er, at på en given dag, solen skinner ikke altid, og vinden blæser ikke altid, når vi ønsker det. Nu, zoomer ud, forskere ved Columbias Earth Institute har fundet ud af, at det samme kunne være tilfældet på en skala fra år til årtier.

Langsigtede klimamønstre som El Niño "kan ændre sig, hvor vinden blæser, og hvor solen skinner" i et til ti år ad gangen, siger studieforfatter David Farnham, som afsluttede forskningen ved Columbia Water Center. Farnhams arbejde er det første til at fremhæve, hvad disse langsigtede mønstre kan betyde for vedvarende energiproduktion.

Farnham præsenterede sine resultater, som er baseret på amerikanske data fra de seneste 50-70 år, ved mødet i American Geophysical Union i Washington, D.C på tirsdag. Forskningen er ved at blive sendt til et peer-reviewed tidsskrift, og er medforfatter af Upmanu Lall fra Columbia Water Center og Vijay Modi fra Columbias afdeling for jord- og miljøteknik og afdeling for maskinteknik. Farnham er nu postdoc ved Carnegie Institution for Science.

"Et af hovedresultaterne er, at disse variationer i elproduktion fra år til år og årti til årti kan være meget store, " siger han. Om et årti, vindkraft opfylder måske kun 61 til 98 procent af et områdes varme- og kølebehov, så yde 129 til 200 procent i det næste årti. Disse variationer ser ud til at være relateret til langsigtede klimamønstre såsom El Niño Southern Oscillation, den nordatlantiske oscillation, og Pacific Decadal Oscillation.

Ud over at ændre udbuddet af vind- og solenergi, klimasvingninger kan påvirke krav til elnettet, ved at påvirke behovet for varme og køling i vores hjem og kontorer.

Teamet fandt ud af, at forholdet mellem udbud og efterspørgsel kan være komplekst. Nogle gange stiger udbud og efterspørgsel på samme tid. For eksempel, hvis der er klarere himmel end normalt i flere år, solenergiproduktion vil stige, men det kan efterspørges fra aircondition. Alternativt hvis vinden generelt fører varm luft ind i et område om vinteren, så kan vindmangel øge efterspørgslen efter opvarmning samme sted, hvor vindkraftforsyningen er lavere end normalt.

At forstå, hvordan disse klimakredsløb påvirker udbud og efterspørgsel, kan være ekstremt vigtigt for energiselskaber. Klimaet kunne ikke kun påvirke, hvilken type vedvarende energi der skal prioriteres inden for et givet område, men også virksomhedernes bundlinjeøkonomi og projektplanlægningsdetaljer vedrørende energilagring og -transmission.

Med smart planlægning og sammenkoblede systemer, disse klimatiske variationer behøver ikke at forårsage væsentlige forstyrrelser på elnettet. Elværkerne kan afbalancere udsvingene ved at sprede produktionsanlæg over områder, der påvirkes forskelligt af de samme klimafænomener. Eller, hvis forsyningsselskabet ved, at El Niño normalt reducerer solenergi, men øger vindkraftproduktionen i Atlanta, GA, for eksempel, så kunne det være med til at udjævne elforsyningen ved at integrere begge typer bedrifter i nettet. Undersøgelsen råder virksomheder til at bruge langsigtede data til at afdække disse tendenser.

Da det amerikanske elnet går en grønnere fremtid i møde, med nogle større byer, der sigter mod at få det meste af deres energi fra vedvarende energi inden for få årtier, Farnham siger, at forståelse og redegørelse for klimatiske påvirkninger "vil blive mere og mere vigtigt at overveje."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.