Срочная новость
This content is not available in your region

Солнце, ветер и вода: смогут ли климатические данные ускорить развитие «зеленой» энергетики?

Солнце, ветер и вода: смогут ли климатические данные ускорить развитие «зеленой» энергетики?
Авторское право  euronews
Размер текста Aa Aa

План восстановления и декарбонизации экономики после пандемии предусматривает эффективное использование возобновляемых источников энергии. Поэтому представители «зеленой» энергетики и операторы энергетических систем уделяют все больше внимания климатическим данным в целях оптимизации производства энергии.

2019 год выдался в Европе особенно светлым: столько часов солнечного света не наблюдалось на континенте по крайней мере с начала 80-х. И особенно ярким он стал для солнечной энергетики: по сравнению с 2018 годом ее генерирующие мощности увеличились больше чем вдвое ― самый большой скачок за последнее десятилетие. Доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) неуклонно растет, и в 2019 г. она достигла рекордного значения в 34,6%. И хотя пандемия COVID-19 притормозила создание новых мощностей «зеленой» генерации, развитие ВИЭ приобретает ключевое значение для восстановления экономики Европы и реализации амбициозных планов по сокращению выбросов парниковых газов на 50-55% к 2030 году. Сегодня перед отраслью стоит двойная задача: быстро увеличить свою долю в энергетической системе и повысить свою надежность и эффективность в условиях меняющегося климата.

Источник: данные EUROSTAT за период до 2017 г.; расчеты Agora Energiewende и Sandbag для 2018 и 2019 гг.; прогнозы согласно «Долгосрочной стратегии» до 2030 г., Европейская комиссия, 2018 г.

«Переход на использование «зеленой» энергии является одним из основополагающих пунктов пакета восстановительных мер, предложенных [Европейской] комиссией в конце мая, ― заявила еврокомиссар по энергетике Кадри Симсон. ― Наша стратегия «Европейская зеленая сделка» направлена на достижение климатической нейтральности к 2050 г. и на повышение конкурентоспособности нашей экономики», ― добавила она. Согласно данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (МАВИЭ), ЕС может значительно увеличить свою долю ВИЭ в энергетическом балансе и получить прибыль. На это указывает и снижение стоимости технологий. И хотя амбициозным планам по использованию ВИЭ в 2020 г. не суждено реализоваться, ожидается восстановление роста низкоуглеродной энергетики, чему будет способствовать падение спроса на нефть и газ, которое, согласно прогнозам, продолжится и после пандемии.

Несмотря на то, что ВИЭ могут оказаться устойчивыми к экономическим потрясениям, они еще должны доказать свою устойчивость к изменению климата и экстремальным погодным условиям, которые становятся все более частыми. Изменение температуры, уровня осадков, радиации, уровня моря, концентрации частиц в воздухе, а также тепловые волны, наводнения и засухи могут не только негативно сказаться на работе ВИЭ и всей инфраструктуры, но и подхлестнуть спрос на электроэнергию.

Гидростанции Европы продолжают вырабатывать всё меньше энергии. Согласно данным Agora Energiewende, из-за снижения количества осадков и повышения температуры воздуха объем энергии, выработанной в 2019 г., сократился на 6%, а, как показал анализ стока рек, приведенный в «Отчете о состоянии климата в Европе в 2019 г.», тепловые волны, накрывшие Францию, Испанию, Италию и Португалию, привели к снижению уровня воды весной и летом. По оценкам некоторых ученых, изменяющиеся режимы температур и осадков могут привести к увеличению гидроэнергетического потенциала в странах Северной Европы и его снижению на юге континента.

Источник: Карта стока рек, составленная Службой по чрезвычайным ситуациям «Коперник». Изображение предоставлено Службой по чрезвычайным ситуациям программы «Коперник» / Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды.

Высокую степень неопределенности имеют и прогнозы скорости ветра, при этом даже незначительные изменения могут серьезно повлиять на объем выработки электроэнергии. В 2018 г. низкая скорость ветра привела к 20% снижению производства энергии. Экстремальные погодные явления и повышение уровня моря могут сказаться и на инфраструктуре ветряных электростанций, как на суше, так и на шельфе. Сегменту солнечной энергетики тоже приходится иметь дело с неопределенными климатическими переменными. Согласно некоторым исследованиям, повышение уровня солнечного излучения в Европе (до 10%) будет способствовать увеличению производства электроэнергии, однако глобальное потепление может привести к обратному эффекту, поскольку фотоэлектрические панели теряют свою эффективность с повышением температуры воздуха.

Источник: EUMETSAT CM SAF, продолжительность солнечного сияния. Изображение предоставлено Службой по контролю за изменением климата (C3S) / EUMETSAT CM SAF/DWD.

«Климатические исследования свидетельствуют о том, что экстремальные погодные явления возникают все чаще, ― но насколько чаще? Это чрезвычайно важный вопрос для обеспечения надежности возобновляемых источников энергии», ― говорит Колин МакКиннон, директор Института экологической аналитики. «Климатические данные имеют первостепенное значение для оценки наших энергетических потребностей и производственных возможностей, особенно в секторе возобновляемой энергетики», ― подчеркивает еврокомиссар Кадри Симсон.

И поскольку производители возобновляемой энергии должны управлять факторами климатической неопределенности на протяжении всего срока действия своих проектов, наличие климатических данных приобретает все большее значение для увеличения доли возобновляемой энергии в энергетическом балансе. Операторы энергетических систем должны уметь предвидеть экстремальные погодные условия, такие как наводнения, ураганы, тепловые волны и снегопады, от которых могут пострадать линии электропередач, а также обеспечить баланс спроса и предложения в соответствии с климатическими условиями, которые оказывают влияние на производство и потребление энергии.

Эксперты в области климата испанской компании Ibedrola, участвующей в реализации целого ряда проектов по всей Европе, утверждают, что «климатическая информация играет важнейшую роль в процессе принятия решения на различных стадиях проектов». В дополнение к измерениям на местах компания опирается на данные краткосрочных и долгосрочных климатических прогнозов. Например, в проекте по строительству ветряных установок специалисты Iberdrola используют климатические данные и погодные модели для определения лучшего места установки турбин и оценки их производственной мощности на протяжении всего срока службы.

«Климатические данные используются для расчета потребления и генерации энергии солнечных, ветряных, гидро- и теплоэлектростанций, которые затем вводятся в модели энергосистем для изучения эффективности энергетического баланса, ― говорит д-р Габриэль Баро, заместитель директора по информационным и коммуникационным системам в RTE, французском системном операторе электросетей. ― Учитывая, что срок службы компонентов инфраструктуры составляет до 80 лет, существует настоятельная необходимость в оценке возможных рисков для действующих установок и точной оценке будущих мощностей, которые будут эксплуатироваться в условиях изменяющегося климата», ― заявляет д-р Баро.

«Предположим, что вы хотите построить новую солнечную электростанцию», ― говорит д-р Этьен Уэй, генеральный директор компании Transvalor, оказывающей услуги в области обработки метеорологических данных и информации о солнечном излучении. ― Банк предоставит вам финансирование, главным образом исходя из прогнозной оценки объема энергии, который вы сможете выработать в последующие 20 лет. Пять лет назад факторы неопределенности при строительстве новой солнечной электростанции не имели особого значения, поскольку цена одного киловатт/часа, которую готовы были платить операторы сети и государственные органы, была очень высокой по сравнению с настоящей. Сегодня рынок очень конкурентный, поэтому любой фактор с высокой степенью неопределенности может иметь решающее значение для того, получите ли вы прибыль или убытки», ― объясняет д-р Уэй.

«В последние 5 лет использование климатических данных в энергетическом секторе становится все более обычным явлением», ― говорит д-р Альберто Трокколи, директор-основатель Всемирного энергетического и метеорологического совета (WEMC). Совет руководит оперативной службой для энергетического сектора, созданной в рамках Службы по контролю за изменением климата (C3S), которая предоставляет климатические данные в режиме, близком к реальному времени, для участников энергорынка.

Климатические наблюдения за прошлые годы являются одним из основных источников информации, необходимой для моделирования энергетических систем. Изучение климатических данных за предыдущие периоды экстремально высоких или низких температур, а также их влияния на производство ветряной и солнечной энергии позволит понять, что может произойти в аналогичной ситуации в будущем. «Этот подход позволяет получить хорошее представление о том, что произойдет в ближайшие несколько лет, но в условиях изменяющегося климата данные за прошлые годы уже не являются источником важной информации для составления более долгосрочных прогнозов, ― говорит д-р Баро из RTE. ― Например, тепловая волна 2003 года, которая никогда не наблюдалась ранее, может стать нормальным явлением к 2050 году. Это обязательно надо учитывать при моделировании будущей энергетической системы», ― добавляет д-р Баро.

Служба C3S предоставляет данные метеонаблюдений за прошлые годы, сезонные прогнозы и прогнозы на несколько лет вперед, а также ряд энергетических показателей. «У нас есть модели, в которых рассматривается воздействия климата на спрос, ― говорит д-р Трокколи. ― В большинстве стран Европы температура продолжает расти, что будет стимулировать спрос, хотя структуры потребления будут различаться, ― объясняет он. ― Меняется и степень изменчивости климата, и климатические модели смогут предоставить информацию о периодах, когда одни энергетические ресурсы будут менее стабильны, чем другие».

Служба составляет карты изменчивости климата, потребления и производства энергии для всех регионов континента. Климатические данные помогут участникам энергетического сектора предвидеть климатически обусловленные изменения в отрасли (вызванные, например, экстремально низкими или высокими температурами, засухами), а также проанализировать зависимость спроса на электроэнергию от температуры и ее связь с изменением объема производства энергии ВИЭ.

Демонстрационный пример сценариев развития солнечной энергетики в последующие десятилетия, представленный Службой по контролю за изменением климата программы «Коперник».

Климатические данные могут помочь правительственным органам и производителям энергии составить оптимальный энергетический баланс на основе возобновляемых источников энергии. В 2017 г. C3S запустила демонстрационный проект по созданию европейской модели энергетического баланса на основе климатических и энергетических данных. «Он помогает оценить, насколько эффективно энергетический баланс в различных регионах Европы будет удовлетворять спрос, учитывая при этом влияние, которое оказывает климат на структуру энергетических ресурсов», ― говорит Колин МакКиннон из IEA, принявший непосредственное участие в реализации данного проекта для C3S. Один из последние совместных с C3S проектов направлен на разработку стандартов климатической устойчивости инфраструктуры, которые позволят инженерам, архитекторам и органам стандартизации обеспечить большую устойчивость проектируемых объектов, включая ВИЭ, к изменению климата и экстремальным погодным условиям.

«По мере увеличения доли возобновляемых источников энергии и объемов потребления электроэнергии конечными потребителями (в системах транспорта, отопления, охлаждения) появляются все новые возможности применения климатических данных», ― говорят представители компании Ibedrola. Например, с их помощью можно проанализировать возможности совместного использования различных технологий хранения электроэнергии во время тепловой волны в целях максимизации производства и удовлетворения растущего спроса на энергию.

Что еще предстоит сделать, чтобы повысить климатическую устойчивость ВИЭ? «Ежечасное предоставление климатических данных имеет решающее значение для энергетической системы, ― говорит д-р Баро из RTE. ― ...модели систем энергоснабжения используют данные, поступающие каждый час». Поскольку климатические условия моделируются только раз в день или раз в несколько часов, пользователи интерпретируют климатические данные самостоятельно и не всегда имеют необходимое оборудование. По мнению д-ра Баро, решением проблемы может стать разработка стандартизированной процедуры для всех пользователей.