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Programmazione dell'energia eolica
Man mano che l'energia eolica diventa più comune, la sua imprevedibilità diventa più un problema. Gli improvvisi cali della velocità del vento possono far correre gli operatori di rete per coprire il deficit e persino causare blackout; sovratensioni impreviste possono lasciare inattive le centrali elettriche convenzionali, incorrere in costi e vomitare inquinamento senza scopo.
Maturi per il raccolto: Gli operatori della rete elettrica utilizzano anemometri di rilevamento del vento e stazioni meteorologiche installate presso i parchi eolici per prevedere le ore o i giorni di produzione di energia eolica.
Per affrontare il problema, gli operatori della rete elettrica stanno combinando dati meteorologici iperlocali e intelligenza artificiale per prevedere quando gireranno le turbine eoliche installate sulle loro reti. Questo mese, Operatore di sistema indipendente di New York (NYISO) ha annunciato l'intenzione di integrare la modellazione del vento nei suoi schemi di controllo della rete entro l'estate, e il Consiglio per l'affidabilità elettrica del Texas (ERCOT) prevede di avviare un sistema simile quest'estate, se non prima. Il California Independent System Operator (Cal-ISO), nel frattempo, prevede di espandere un programma di previsione che copre già circa un quarto della capacità di energia eolica dello stato.
Ciò che rende questi sistemi di modellazione accurati e convenienti sono i dati in tempo reale forniti dagli stessi parchi eolici: velocità e direzione del vento, oltre, in molti casi, temperatura locale, pressione atmosferica e umidità. Le aziende specializzate nella modellazione meteorologica forniscono software che, nel tempo, impara a correlare questi dati con la potenza erogata e a riconoscere le condizioni meteorologiche che segnalano più o meno potenza nel prossimo futuro. Una di queste aziende, Albany's AWS Truewind , sta lavorando con California, New York e Texas, ma i suoi concorrenti includono Gruppo di previsione ambientale a 3 livelli ; Garrad Hassan , Nel regno unito; e WindLogics , con sede a San Paolo.
Quando i parchi eolici erano meno comuni, i controllori di rete potevano essenzialmente ignorare la loro produzione variabile, poiché era quasi indistinguibile dalle fluttuazioni naturali nell'uso da parte dei consumatori. La limitazione delle centrali elettriche convenzionali verso l'alto o verso il basso ha mantenuto l'offerta e la domanda equilibrate. Ma quei giorni stanno passando velocemente. Prendi il NYISO, che cinque anni fa non aveva praticamente energia eolica con cui fare i conti. Oggi ha più di 500 megawatt sulla sua rete e proposte in sospeso che lo porterebbero a quasi 7.000 megawatt. È circa il 17% della sua attuale base di potere.
Il Texas, che alla fine del 2007 aveva 4.446 megawatt di vento sulla sua rete, più di qualsiasi altro stato, ha già scoperto cosa possono fare i flussi e i riflussi di energia eolica su larga scala se i controllori non stanno guardando. Recentemente abbiamo avuto alcuni casi in cui abbiamo avuto prezzi molto alti nel mercato a breve termine a causa della nostra incapacità di prevedere il vento, o in cui abbiamo dovuto dichiarare emergenze perché eravamo preoccupati per l'affidabilità, in parte perché non siamo riusciti a vedere quanto vento c'era nel sistema, dice Jess Totten, direttore della supervisione dell'industria elettrica per la Public Utility Commission del Texas.
Un forte calo dell'energia eolica è stato citato come una delle principali cause di interruzioni di corrente di emergenza ordinate da ERCOT la sera del 26 febbraio, ad esempio. I consumatori hanno assorbito molta più energia di quanto previsto da ERCOT e diverse centrali elettriche convenzionali non hanno funzionato come previsto, ma la carenza di energia eolica è stata l'ultima goccia.
Ironia della sorte, un progetto pilota di previsione del vento avviato da ERCOT con AWS Truewind ha previsto il calo del vento più di un giorno prima. Gli operatori di sistema non sapevano che sarebbe successo, ma i meteorologi lo sapevano, il che è un po' frustrante, afferma Michael Goggin, analista del settore elettrico per l'American Wind Energy Association, un gruppo commerciale di Washington, DC. Semplicemente non l'hanno portato alla persona giusta. Se l'avessero integrato nel funzionamento del loro sistema, le cose sarebbero andate molto diversamente.
Tali previsioni diventeranno molto più critiche. All'inizio di questo mese, a rapporto di General Electric, commissionata dallo stato, ha previsto che quando la capacità eolica del Texas raggiungerà i 15.000 megawatt, la potenza indotta dal vento scenderà dell'ordine di 2.400 megawatt in meno di mezz'ora sarà un evento annuale. Per il contesto, il calo che ha sorpreso gli operatori il 26 febbraio è stato di soli 80 megawatt.
La previsione non è solo un modo per garantire l'affidabilità del sistema. Cal-ISO e la California Energy Commission hanno stabilito che è anche fondamentale ridurre al minimo i costi ottenendo le riduzioni dell'inquinamento previste dallo standard del portafoglio rinnovabile dello stato, che richiede alle utility di ricavare il 20 percento della loro energia da fonti rinnovabili entro il 2010 e il 33 percento entro 2020. Cal-ISO deve proteggersi dalla carenza di energia eolica contraendo per l'energia di backup con centrali elettriche convenzionali sulla sua rete. Per fornire un backup efficace, alcuni di quegli impianti convenzionali dovrebbero rimanere inattivi, generando inquinamento anche se non sono mai chiamati a fornire megawatt. Una migliore previsione del vento garantirà che meno di quegli impianti di backup debbano attrezzarsi in primo luogo.
Cal-ISO prevede di rafforzare il suo attuale sistema di previsione del vento, che prevede l'energia eolica nell'ora successiva, in modo che includa una previsione per il giorno a venire, la scala temporale in cui si contrae per l'energia di backup. Estendere le previsioni a un giorno aumenterà probabilmente il loro tasso di errore medio al 15% o più, rispetto al 7% o meno per una previsione da una a quattro ore, secondo i dati forniti da AWS Truewind. Ma i rapporti preparati dallo stato nel 2007 suggeriscono che anche previsioni relativamente imprecise per il giorno prima possono fare una grande differenza.
Se si prevedono 5.000 megawatt di energia eolica, un errore del 20% significherebbe che i parchi eolici fornirebbero effettivamente tra i 4.000 ei 6.000 megawatt di potenza. In questo caso, l'ordine di alimentazione di backup di Cal-ISO sarebbe normalmente di 1.000 megawatt troppo alto o troppo basso. Ma senza una previsione, l'ordine di riserva sarebbe sempre di almeno 4.000 megawatt troppo alto.