Может ли возобновляемая энергия пережить изменение климата?

Гонка в направлении возобновляемой энергии ускоряется, и для всех надвигающихся проблем климатического кризиса есть признаки прогресса: солнечные батареи начинают обключать пустыни, ветряные турбины, точечные прибрежные линии и гидроэлектростанции, используют мощные реки, чтобы изгнать чистое электричество.

Тем не менее, даже несмотря на то, что толчок к возобновляемым источникам энергии набирает обороты, обусловленные более дешевыми технологиями и неотложной необходимостью сокращения выбросов углерода, эксперты разворачивают предостерегающие флаги: поскольку источники возобновляемой энергии зависят от погодных условий, изменение климата все чаще диктует и подвергает опасность производство возобновляемой энергии.

Эта тенденция стала более выраженной в 2023 году, отмеченной волатильностью, которая нарушала генерацию возобновляемой энергии во всем мире. Температура взлетела на 1,45 ° C выше доиндустриальных уровней, а переход от Ла-Нинья к Эль-Ниньо изменял количество осадков, паттерны ветра и солнечное излучение.

Хамид Бастани, эксперт по климату и энергетике в мировой метеорологической организации (WMO), дал яркий пример этого воздействия. «В Судане и Намибии выпуск гидроэнергетики упал более чем на 50 процентов из -за необычайно низкого количества осадков», – сказал он в интервью ON News.

В Судане количество осадков составило всего 100 миллиметров (менее четырех дюймов) в 2023 году-менее половины национального долгосрочного среднего.

«Это страна, где гидроэнергетика составляет около 60 процентов от смеси электроэнергии. Эти сокращения могут иметь значительные последствия», – объяснил г -н Бастани, отметив, что энергетическая система поддерживает большое и быстро растущее население около 48 миллионов человек.

Эти сдвиги не были ограничены гидроэнергетикой. Энергия ветра также показала признаки стресса при изменении климатических условий.

Китай, на который приходится 40 процентов глобальной мощности на берегу ветра, в 2023 году наблюдалось лишь скромное увеличение производства на 4-8 процентов, поскольку аномалии ветра нарушили генерацию. В Индии производство снизилось на фоне более слабых муссонных ветров, в то время как в некоторых регионах в Африке были еще более резкие потери, причем выход ветра падала на до 20-30 процентов.

Южная Америка, тем временем, увидела наконечник масштаба в другом направлении. Четкое небо и повышенное солнечное излучение повысили результаты солнечных панелей, особенно в таких странах, как Бразилия, Колумбия и Боливия.

Таким образом, в регионе было увеличено солнечная энергия на четыре-шесть процентов-удар по климату, который приводит к примерно трем терраватт-часам дополнительного электроэнергии, достаточно для привлечения более двух миллионов домов в течение года при средних показателях потребления.

«Это хороший пример того, как изменчивость климата может иногда создавать возможности», – объясняет Роберта Босколо, которая возглавляет нью -йоркскую офис WMO и ранее работающий климат и энергетическая работа агентства. «В Европе мы наблюдаем больше дней с высокой солнечной радиацией, то есть солнечная энергия становится все более эффективной с течением времени».

Г -жа Босколо и г -н Бастани входят в число участников недавнего исследования WMO -IRENA, изучающего, как климатические условия в 2023 году, сформированные Эль -Ниньо, глобальное потепление и региональные крайности, повлияли как на выработку возобновляемой энергии, так и потребность в энергии во всем мире.

Системы, основанные на стабильности, в мире, который не совсем

Г -жа Босколо, которая проводила годы на пересечении климатической науки и энергетической политики, быстро указывает на уязвимость инфраструктуры возобновляемой энергии. Плотины, солнечные фермы и ветряные турбины разработаны на основе прошлых климатических моделей, что делает их восприимчивыми к изменяющемуся климату.

Возьмите гидроэнергетику. Плотины полагаются на предсказуемые сезонные потоки, которые часто питаются таянием снегопада или ледникового стока. «В гидроэнергетике будет кратковременное повышение, поскольку ледники тают»,-сказала она. «Но как только эти ледники исчезли, так же как и вода. И это необратимо – по крайней мере на человеческих временных масштабах».

Эта модель уже разворачивается в таких регионах, как Анды и Гималаи. Если плавная вода исчезнет, ​​странам нужно будет заменить способ, которым они генерируют власть или сталкиваются с долгосрочным дефицитом энергии.

Например, в недавнем отчете программы ООН по окружающей среде (UNEP) указывалось, что повышение уровня моря и более сильные штормы создают растущие риски для производства энергетики, включая солнечные фермы, расположенные недалеко от береговых линий.

Аналогично, все более интенсивные и частые лесные пожары также могут снимать линии электропередачи и черные целые области, в то время как экстремальное тепло может снизить эффективность солнечных батарей и деформационной инфраструктуры сетки – просто как спрос на пики охлаждения.

Атомные электростанции также подвергаются риску в изменении климата.

«Мы видели атомные электростанции, которые не могли работать из -за отсутствия воды … для охлаждения», – сказала г -жа Босколо. По мере того, как тепловые волны становятся более частыми, а уровень реки падает, некоторые старые ядерные объекты могут больше не быть жизнеспособными в их текущих местах.

«Это еще одна вещь, на которую следует смотреть с разными глазами в будущем. Когда мы разрабатываем, когда мы строим, когда мы проектируем инфраструктуру производства электроэнергии, нам действительно нужно подумать о том, каким будет климат будущего, а не то, что было климатом прошлого».

Адаптация к будущему с помощью данных, ИИ и технологий

Эксперт подчеркивает, что одна вещь определена: наша планета направляется к будущему, в котором электричество, особенно из возобновляемых источников, будет центральным.

«Наш транспорт будет электрическим; наша приготовление будет электрической; наше отопление будет электрическим. Поэтому, если у нас нет надежной системы электроэнергии, все будет разрушаться. Нам нужно будет иметь этот климат -интеллект, когда мы думаем о том, как изменить наши энергетические системы и надежность и устойчивость в нашей энергетической системе в будущем».

Действительно, чтобы адаптировать, оба эксперта подчеркнули необходимость принять то, что они называют Климатическое интеллект – Интеграция климатических прогнозов, данных и науки на все уровни энергетического планирования.

«В прошлом планировщики энергетики работали со средними значениями», – объяснил г -н Бастани. «Но прошлое больше не является надежным гидом. Нам нужно знать, как будет делать ветер в следующем сезоне, как будет выглядеть осадки в следующем году – не только то, как он выглядел десять лет назад».

Например, в Чили генерация гидроэнергетики выросла на целых 80 процентов в ноябре 2023 года из -за необычайно высокого количества осадков. Хотя это увеличение было обусловлено климатом, эксперты говорят, что передовое сезонное прогнозирование может помочь операторам плотины лучше ожидать такие события в будущем и управлять резервуарами для более эффективного хранения воды.

Аналогичным образом, работники ветряной фермы могут использовать прогнозы для планирования технического обслуживания в период с низким содержанием ветра-минимизировать время простоя и избежать убытков. Операторы сетки также могут планировать энергетические всплески во время жары или засух.

«Теперь у нас есть прогнозы, которые охватывают от нескольких секунд до нескольких месяцев», – сказал г -н Бастани. «Каждый из них имеет конкретное приложение-от непосредственной балансировки сетки до долгосрочных инвестиционных решений».

Искусственный интеллект (ИИ) – это рука: модели машинного обучения, обученные данным климата и энергии, теперь могут прогнозировать колебания ресурсов с более высоким разрешением и точностью. Эти инструменты могут помочь оптимизировать при развертывании аккумуляторного хранения или энергии переключения между регионами, что делает систему более гибкой и отзывчивой.

«Эти модели могут помочь операторам лучше предвидеть колебания ветра, количества осадков или солнечного излучения», – пояснил г -н Бастин.

Например, два недавних проекта WMO Energy Mini показали, как искусственный интеллект может быть применен в реальном планировании возобновляемой энергии. В Коста-Рике агентство работало с национальными энергетическими органами для разработки и реализации модели на основе ИИ для краткосрочного прогнозирования скорости ветра. В настоящее время инструмент интегрирован в платформу внутренней прогнозирования энергетики Костариканского института электроэнергии, помогая оптимизировать операции на отдельных ветряных фермах.

В Чили другой проект, посвященный плавающей солнечной технологии, используя ИИ для оценки ставок испарения на водохранилищах. Результаты, в настоящее время включенные в официальную платформу Solar Energy Energy от Чили, показали, что плавающие солнечные батареи могут снизить испарение воды до 85 процентов летом, а в среднем по стране – 77 процентов.

Действительно, обещание и вызов климат-смарт-возобновляемого планирования наиболее очевидны на глобальном юге. Например, Африка может похвастаться некоторым из лучших солнечных потенциалов на планете, но на континенте обнаруживаются только два процента установленных возобновляемых мощностей мира.

Почему разрыв? Г -жа Босколо указывает на отсутствие данных и инвестиций.

«Во многих частях глобального юга просто недостаточно данных об наблюдении, чтобы создать точные прогнозы или сделать энергетические проекты банками», – сказала она. «Инвесторы должны видеть надежные долгосрочные прогнозы. Без этого риск слишком высок».

WMO работает над улучшением мониторинга погоды и энергии в недостаточно обслуживаемых регионах, но прогресс неровный. Агентство требует больше финансирования местных сетей передачи данных, трансграничного энергетического планирования и климатических услуг, адаптированных к региональным потребностям.

«Речь идет не только о смягчении климата», – добавила г -жа Босколо. «Это возможность разработки. Возобновляемая энергия может принести электроэнергию в сообщества, стимулировать рост промышленности и создавать рабочие места, если системы разработаны правильно».

Г -н Бастани видит потребность в глобальном обмене данными между энергетическими компаниями и климатологами.

«В данных, собранных частным сектором, существует огромный неиспользованный потенциал … Интеграция исторических наблюдений и наблюдений в реальном времени от электростанций-солнечных, ветра, гидроэлектростанции, даже ядерных-может значительно улучшить модели погоды и климата. Это беспроигрышный вариант».

Диверсификация энергетического портфеля для адаптации

Еще одним ключевым действием, чтобы гарантировать чистую энергию в ближайшем будущем, является диверсификация. Г-н Бастани объясняет, что слишком сильно полагаясь на один возобновляемый источник, может подвергнуть страны сезонные или долгосрочные сдвиги в климате.

Например, в Европе планировщики энергии все чаще обеспокоены тем, что называется «Dunkelflaute»– Период облачной, бесперебойной погоды зимой, который подрывает как солнечную энергию, так и генерацию ветра. Это явление, связанное с системами высокого давления, известных как антициклоновый мрак, вызвало призывы к большей энергии и резервным мощности.

«Диверсифицированная смесь, которая включает в себя солнечную энергию, ветер, гидро, аккумуляторные и даже низкоуглеродистые источники (например, геотермальный), имеет важное значение»,-сказал г-н Бастани. «Тем более, что экстремальная погода становится все более частой».

В будущее

По мере того, как мир участвует в будущем, приводимоющему в действие возобновляемые источники энергии, необходимо решение проблем, связанных с изменением климата. Волатильность, испытываемая в 2023 году, подчеркивает необходимость в планировании и инфраструктуре климат-смарт, которые могут противостоять непредсказуемым сдвигам в погодных условиях.

Чтобы возобновляемая энергия, чтобы по -настоящему выполнить свое обещание, мир должен инвестировать не только в расширение возможностей, но и в создание системы, которая является устойчивой, адаптируемой и информированной в наилучшей доступной климатической науке.

Эксперты WMO Хамид Бастани и Роберта Босколо подчеркивают важность интеграции климатического интеллекта в энергетические системы для обеспечения их надежности и устойчивости. Используя расширенное прогнозирование и искусственный интеллект, мы можем лучше ожидать и адаптироваться к этим изменениям, оптимизируя производство возобновляемой энергии и защищая наше будущее.

Будущее энергии – это не только больше ветряных турбин и солнечных батарей, но также и обеспечение того, чтобы они могли противостоять тем самым силам, которые они предназначены для смягчения.