Under sommaren och början av hösten 2021 upplevde Europa en lång period av torra förhållanden och låga vindhastigheter. Det vackert ljusa och stilla vädret kan ha varit en välkommen anledning att vänta med att sträcka sig efter våra vinterjackor, men bristen på vind kan vara ett allvarligt problem när vi tänker på var vår elektricitet kan komma ifrån.

För att uppfylla klimatmålen, som de som kommer att diskuteras vid det kommande COP26-evenemanget i Glasgow, måste kraftsystemen snabbt förändras från att förlita sig på fossilbränslegenerering till förnybara energikällor som vind-, sol- och vattenkraft. Denna förändring gör våra energisystem allt mer känsliga för väder- och klimatvariationer och eventuella effekter av klimatförändringar.

Den perioden med stillastående väder påverkade vindproduktionen hårt. Till exempel uppgav det brittiska kraftbolaget SSE att dess förnybara tillgångar producerade 32 % mindre energi än väntat. Även om detta till en början kan verka alarmerande, med tanke på den brittiska regeringens planer på att bli världsledande inom vindenergi, är vindkraftsutvecklare medvetna om att dessa "händelser" med låg vind är möjliga, och att förstå deras inverkan har blivit ett hett ämne inom energimeteorologisk forskning.

Anmärkning om den senaste vindtorkan:
Kartan visar att april till september 2021 är den minst blåsiga perioden för de flesta av Storbritannien och delar av Irland under de senaste 60 åren. Tack till @WorldClimateSvc för kartan. pic.twitter.com/63hfxjJhIQ

— Simon Cardy (@weather_king) 6 oktober 2021

En ny typ av extremväder

Så borde vi vara oroliga över denna period med låg vind? Kort sagt, nej. Det viktigaste här är att vi upplever en extrem händelse. Det kanske inte är den traditionella definitionen av extremt väder (som en stor översvämning eller en orkan) men dessa perioder, kända inom energimeteorologi som "vindtorka", blir kritiska att förstå för att kunna driva kraftsystem på ett tillförlitligt sätt.

Ny forskning som jag publicerade med kollegor vid University of Reading belyste vikten av att ta hänsyn till variationen från år till år i vindproduktion när vi fortsätter att investera i den, för att se till att vi är redo för dessa händelser när de inträffar. Vårt team har också visat att perioder av stillastående högt atmosfärstryck över Centraleuropa, som leder till långvariga låga vindförhållanden, kan bli de svåraste för kraftsystem i framtiden.

Klimatförändringar kan spela en roll

När vi tänker på klimatförändringar tenderar vi att fokusera mycket mer på förändringar i temperatur och nederbörd än på möjliga variationer i vindhastighet nära ytan. Men det är en viktig faktor i ett kraftsystem som kommer att förlita sig mer på vindkraft.

Den senaste IPCC-rapporten tyder på att genomsnittliga vindhastigheter över Europa kommer att minska med 8%-10% till följd av klimatförändringar. Det är viktigt att notera att vindhastighetsprognoser är ganska osäkra i klimatmodeller jämfört med de för ytnära temperaturer, och det är vanligt att olika modellsimuleringar visar ganska kontrasterande beteende.

Jag och kollegor analyserade nyligen hur vindhastigheterna över Europa skulle förändras enligt sex olika klimatmodeller. Vissa visade vindhastigheter som ökade när temperaturen blev varm, och andra visade minskningar. Att förstå detta mer i detalj är ett pågående ämne för vetenskaplig forskning. Det är viktigt att komma ihåg att små förändringar i vindhastigheten kan leda till större förändringar i kraftproduktionen, eftersom kraftuttaget från en turbin är relaterat till vindhastighetens kub (ett kubiktal är ett tal multiplicerat med sig självt tre gånger. De öka mycket snabbt:1, 8, 27, 64 och så vidare).

Minskningarna av vindhastigheter nära ytan som ses på kartan ovan kan bero på ett fenomen som kallas "global stillhet". Detta kan förklaras av den kalla arktiska uppvärmningen i snabbare takt än ekvatorialområdena, vilket innebär att det är mindre skillnad i temperatur mellan varma och kalla områden. Denna temperaturskillnad är det som driver storskaliga vindar runt jordklotet genom ett fenomen som kallas termisk vindbalans.

Med allt prat om att vindkraft är svaret på våra energibehov, mitt i spiralpriserna på gas och nedräkningen till COP26, är den senaste vindtorkan en tydlig påminnelse om hur varierande denna form av produktion kan vara och att det inte kan vara den enda investeringen för ett pålitligt framtida energinät. Att kombinera vind med andra förnybara resurser som solenergi, vattenkraft och förmågan att smart hantera vår elefterfrågan kommer att vara avgörande vid tider som i sommar när det inte blåser.