Modelli di computer più nitidi aprono la strada a più energia eolica

L'utility con la maggiore capacità di energia eolica negli Stati Uniti, Xcel Energy , si affida maggiormente a questa fonte di energia e risparmia milioni di dollari grazie a nuovi modelli di previsione simili a quelli utilizzati per prevedere i cambiamenti climatici.

Vento divinatorio: Le informazioni provenienti dai sistemi radar Dopplar, come quella mostrata qui, potrebbero aiutare a prevedere rapidi cambiamenti nell'energia eolica.

Le previsioni, elaborate dal Centro Nazionale per la Ricerca Atmosferica (NCAR) a Boulder, in Colorado, potrebbe aiutare ad affrontare un problema crescente con l'energia eolica: come integrare questa risorsa intermittente nella rete elettrica. NCAR sta anche sviluppando modelli migliorati che potrebbero aiutare a prevedere l'energia solare.

Avere una previsione accurata ci consente di aumentare l'energia rinnovabile, afferma Drake Bartlett, responsabile dell'integrazione delle energie rinnovabili nella rete di Xcel. Le utility decidono con un giorno di anticipo quali centrali elettriche saranno operative in un determinato giorno. Previsioni imprecise dell'energia eolica causano problemi con questa programmazione in due modi principali. In primo luogo, costringono le utility a programmare centrali elettriche di backup. Questi funzionano in modo inefficiente a bassa potenza, in attesa di aumentare la loro produzione se è disponibile meno energia eolica del previsto. Sprecano carburante e sono costosi da gestire.

In secondo luogo, le cattive previsioni rendono difficile per i servizi pubblici giustificare la chiusura delle centrali elettriche di carico di base, anche se potrebbe esserci vento più che sufficiente per renderle inutili. Questi impianti, spesso impianti a carbone oa gas naturale a ciclo combinato, sono costosi e richiedono molto tempo per essere chiusi e riavviati. Se vengono spenti e l'energia eolica è inferiore al previsto, l'utility deve utilizzare energia più costosa proveniente da impianti che rispondono più rapidamente o rivolgersi al mercato spot ad alto prezzo. Se, d'altra parte, l'utility lascia accesi gli impianti di carico di base, potrebbe dover ridurre l'energia eolica, magari dicendo ai parchi eolici di spegnere alcune turbine. In tal caso, l'utilità perde denaro in due modi. Deve pagare per il carburante per far funzionare gli impianti di carico di base, anche se non aveva davvero bisogno di energia da loro. E in base al contratto con gli operatori dei parchi eolici, deve ancora pagare per l'energia eolica che non utilizza.

Le vecchie previsioni permettevano che questi scenari si presentassero spesso. In media, le previsioni differivano dalla potenza effettiva del 20 percento e talvolta erano fino al 50 percento. Le nuove previsioni riducono l'errore dal 30 al 40 percento, dando a Xcel la sicurezza di ridurre il numero di impianti di backup online, afferma Bartlett. Ciò ha consentito all'azienda di risparmiare 22 milioni di dollari in carburante. Non ha calcolato i risparmi sui costi aggiuntivi derivanti dalla possibilità di evitare il mercato spot.

Le nuove previsioni sono anche abbastanza accurate da supportare l'interruzione dell'alimentazione del carico di base. Alcuni anni fa, non avevamo la sicurezza di chiudere gli impianti di carico di base, afferma Bartlett. Ora, se è un lungo weekend con bel tempo e molto vento, chiuderemo una centrale a carbone. Questo ci permette di integrare più energie rinnovabili.

NCAR ha adottato diverse misure per fare previsioni migliori. Ha migliorato i precedenti modelli di previsione meteorologica eseguendoli con incrementi più precisi di tempo e spazio, cosa che richiede una maggiore potenza di calcolo. Ha combinato i suoi modelli con quelli di altre organizzazioni e con misurazioni delle condizioni reali nei parchi eolici per prevedere la velocità del vento. Fondamentalmente, converte quindi queste previsioni sulla velocità del vento in stime di quanta energia produrranno i parchi eolici, qualcosa che può differire notevolmente da ciò che affermano i produttori (vedi Migliori modelli di computer necessari per mega parchi eolici).

Inoltre, invece di eseguire un modello solo una volta, NCAR lo esegue più volte. Il risultato medio è in genere più accurato, afferma Sue Ellen Haupt , direttore del programma di valutazione dei sistemi meteorologici del centro.

Anche se i modelli funzionano ad alta risoluzione, non catturano tutto. Il prossimo passo è concentrarsi su modi migliori per prevedere due tipi di eventi: cambiamenti nella velocità del vento e condizioni meteorologiche che causano la formazione di ghiaccio sulle pale delle turbine eoliche.

I rapidi cambiamenti della velocità del vento possono essere particolarmente difficili da gestire sulla rete (vedi Turbine eoliche, batterie incluse, possono mantenere stabili gli alimentatori). Anche le previsioni sulla glassa saranno importanti; è difficile sapere quando una tempesta creerà le condizioni giuste per depositare ghiaccio sulle turbine eoliche, ma quando si forma il ghiaccio, può ridurre notevolmente la quantità di energia che una turbina può generare. In passato, le previsioni hanno portato Xcel a pianificare grandi quantità di vento, solo per far calare inaspettatamente la produzione di energia quando si formava il ghiaccio.

La previsione dell'energia solare può essere una sfida più grande (vedi Una soluzione all'intermittenza dell'energia solare). La potenza dei pannelli solari può cambiare in pochi secondi e le nuvole sono tra le cose più difficili da considerare nei modelli climatici. NCAR sta utilizzando i dati dei satelliti e dei sensori terrestri per migliorare le sue previsioni sulle nuvole e sta lavorando per prevedere come diverse quantità di luce solare (e altri fattori come la temperatura) si traducono in potenza effettiva dai pannelli solari.

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