Et globalt nord-til-syd-skift i vindkraft ved slutningen af ​​århundredet

CIRES- og RASEI-forskere antyder, at vindressourcer i det næste århundrede kan falde i mange regioner på den nordlige halvkugle - og kan stige kraftigt i flere hotspot-regioner sydpå. Den første af sin slags undersøgelse, der forudsiger, hvordan global vindkraft kan ændre sig med klimaændringer, vises i dag i Natur Geovidenskab (linket).

"Der har været en masse forskning, der har set på den potentielle klimapåvirkning af energiproduktionstransformationer - som at skifte væk fra fossile brændstoffer mod vedvarende energi, " sagde hovedforfatter Kris Karnauskas, CIRES Fellow og Adjunkt i Atmosfæriske og Oceaniske Videnskaber (ATOC) ved CU Boulder. "Men der fokuseres ikke så meget på klimaændringernes indvirkning på energiproduktion fra vejrafhængige vedvarende energikilder, som vindenergi."

Vindkraft driver kun omkring 3,7 procent af verdens energiforbrug i dag, men den globale vindkraftkapacitet stiger hurtigt - omkring 20 procent om året. Karnauskas og kollegerne Julie Lundquist og Lei Zhang, også i ATOC, ønskede bedre at forstå sandsynlige ændringer i produktionen, så de henvendte sig til et internationalt sæt af klimamodeller for at vurdere ændringer i vindenergiressourcer over hele kloden. Holdet brugte derefter en "effektkurve" fra vindenergiindustrien til at konvertere forudsigelser af globale vinde, tæthed og temperatur til et skøn over vindenergiproduktionspotentialet.

Selvom ikke alle klimamodellerne var enige om, hvad fremtiden vil bringe, væsentlige ændringer kan være på vej, især en fremtrædende asymmetri i vindkraftpotentialet over hele kloden. Hvis kuldioxidemissionerne fortsætter på høje niveauer, vindkraftressourcer kan falde på den nordlige halvkugles mellembreddegrader, og stigning på den sydlige halvkugle og troperne i 2100.

Mærkeligt nok, holdet fandt også ud af, at hvis emissionsniveauerne mindskes, faldende i de kommende årtier, de ser kun en reduktion af vindkraften i nord – det kan ikke imødegås med en stigning i strømmen i syd.

Beslutningstagere inden for vedvarende energi planlægger og installerer typisk vindmølleparker i områder med konstant kraftig vind i dag. For eksempel, prærierne i det amerikanske midtvest – vedvarende blæsende i dag og i de seneste årtier – er oversået med titusindvis af turbiner. Mens den nye vurdering finder, at vindkraftproduktionen i disse regioner over de næste tyve år vil ligne den i dag, det kan falde betydeligt i slutningen af ​​århundredet.

Derimod potentiel vindenergiproduktion i det nordøstlige Australien kan se dramatiske stigninger.

Der var forskellige årsager til den nordlige tilbagegang og den sydlige stigning i vindkraftpotentialet i højemissionsscenariet, Karnauskas og hans medforfattere fandt i deres modelleringsresultater. På den nordlige halvkugle, varmere temperaturer på Nordpolen svækker temperaturforskellen mellem denne kolde region og den varme ækvator. En mindre temperaturgradient betyder langsommere vinde på de nordlige mellembreddegrader.

"Disse fald i Nordamerika sker primært i vintersæsonen, når disse temperaturgradienter skulle være stærke og drive kraftig vind, sagde lektor Lundquist, som også er RASEI Fellow. Ud over Nordamerika, holdet identificerede mulige vindenergireduktioner i Japan, Mongoliet og Middelhavet. Dette kan være dårlige nyheder for japanerne, som hurtigt accelererer deres vindkraftudvikling.

På den sydlige halvkugle, hvor der er mere hav end land, en anden form for gradient øges:Landet opvarmes hurtigere end det omgivende, meget større oceaner. Den intensiverede gradient øger vinden. Hotspots for sandsynlige vindkraftstigninger omfatter:Brasilien, Vestafrika, Sydafrika og Australien.

"Europa er et stort spørgsmålstegn, " tilføjede Karnauskas. "Vi aner ikke, hvad vi vil se der. Det er næsten skræmmende, i betragtning af, at Europa allerede producerer meget vindenergi." Tendensen i denne region (og i andre, ligesom det sydøstlige USA) er bare for usikker:nogle modeller forudsiger vindkraftstigning, og andre, et fald.

I en opvarmende verden, udnyttelse af mere vindkraft i de kommende årtier kan være afgørende for lande, der forsøger at opfylde emissionsreduktionsstandarder fastsat af Paris-klimaaftalen. Holdets resultater kan hjælpe med at informere beslutningstagere over hele kloden om, hvor de skal investere denne teknologi.

"Klimamodellerne er for usikre på, hvad der vil ske i højproduktive vindenergiregioner, som Europa, det centrale USA, og Indre Mongoliet, " sagde Lundquist. "Vi er nødt til at bruge forskellige værktøjer til at forsøge at forudsige fremtiden - denne globale undersøgelse giver os en køreplan for, hvor vi skal fokusere næste gang med værktøjer i højere opløsning."