Forskare i Irland, Schweiz, och Storbritannien har visat hur långsiktiga vädermönster påverkar vind- och solens förnybara energiteknik i hela Europa. Med hjälp av 30 års meteorologiska data, forskarna har undersökt och ytterligare modellerat effekterna av förnybar energi på elsektorn fram till år 2030. Arbetet tyder på att trots vind- och solenergis oförutsägbara natur, det europeiska elsystemet kan bekvämt generera minst 35% av sin el med dessa förnybara energikällor ensam utan större påverkan på priser eller systemstabilitet. Tidningen visas 26 juli i tidningen Joule .

Vind- och solenergi har exploderat i popularitet över hela Europa under det senaste decenniet som gröna alternativ till traditionell kolbaserad energi, fyrdubbling i bruk mellan 2007 och 2016. Men denna teknik är inte utan sina nackdelar - båda är mottagliga för fluktuerande vädermönster, väcka oro över Europas förmåga att uthärda långa perioder med låg vind eller mulen himmel. Forskare har använt decennier av historiska väderdata för att modellera denna variation i vind- och solenergi och dess effekt på marknader, men många studier analyserar endast data från ett visst år eller fokuserar enbart på ett land eller en liten region.

Forskarna utmanar både tidsmässiga och rumsliga begränsningar av tidigare studier genom att analysera elsystemets drift i hela Europa-inklusive kraftöverföring mellan länder och tekniska operativa begränsningar-med hjälp av vind- och soldata som sträcker sig över 30-årsperioden från 1985 till 2014. Genom att avslöja trender från denna mångåriga data tränger över ett stort, sammankopplad region, laget kunde modellera hur Europa skulle klara sig under fem olika scenarier för förnybar energi med varierande hållbarhetsambitioner 12 år in i framtiden. Det visar sig att bredden och djupet i deras datapool gjorde stor skillnad när det gällde att förstå trender i koldioxidutsläpp, systemkostnader, och systemdrift - som alla är avgörande för en effektiv utveckling av energipolitiken.

"När du planerar framtida kraftsystem med högre vind- och solproduktion, ett års väderdataanalys är inte tillräckligt, "säger Seán Collins, en forskare på MaREI, centrum för marin och förnybar energi Irland vid Environmental Research Institute i University College Cork. "Vi finner att enåriga studier kan ge resultat som avviker med så mycket som 9% från det långsiktiga genomsnittet på europeisk nivå och ännu mer på landsnivå. När det finns juridiskt bindande mål för koldioxidutsläpp och andelen förnybar energi, eller lovar att undvika kraftiga prishöjningar, det här gör hela skillnaden. "

Genom att använda flera år för att bättre förstå hur andra variabler reagerar när vind- och solenergi tränger in på marknaden, Collins och hans team fann att koldioxidutsläpp och totala energiproduktionskostnader fluktuerar vilt i framtida scenarier. Dessa kan bli upp till fem gånger mer osäkra eftersom väderberoende resurser får större dragkraft på marknaden. Dock, de fann också att Europa tål denna variation ganska bra tack vare dess nära integration-deras modeller uppskattar att Europa kan använda förnybar energi för mer än två tredjedelar av sin el år 2030, med mer än en tredjedel från vind och sol.

Collins och hans team tror att deras modeller och data kan användas för att skildra en mängd möjliga framtida scenarier för att hjälpa beslutsfattare att bättre förstå tillförlitligheten och effekten av förnybar energi, inklusive effekterna av en övergång till 100% förnybara elsystem. Genom att göra deras modeller och data öppet tillgängliga, forskarna hoppas också att framtida arbete kommer att visa större medvetenhet om dessa långsiktiga vädermönster för att exakt kunna skildra en mer förnybar energiberoende värld.

"För att den framtida politiska utvecklingen ska vara robust och fånga det meteorologiska beroendet av kolsyrade energisystem, de bör baseras på öppna modelleringsanalyser som använder vanliga långsiktiga datamängder, säger Collins.