Krytycy odnawialnych źródeł energii kwestionują niezawodność systemów, które opierają się na energii pozyskiwanej ze słońca i wiatru.. Niedawne badania naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego rozwiewają wszelkie wątpliwości.
W artykule opublikowanym niedawno w Nature Communications autorzy, wśród których znaleźli się eksperci z chińskiego Uniwersytetu Tsinghua, Carnegie Institution for Science oraz Caltech, stwierdzili, że większość obecnego zapotrzebowania na energię elektryczną w zaawansowanych, uprzemysłowionych krajach może zostać zaspokojona dzięki kombinacji energii wiatrowej i słonecznej. Jednak to pozytywne odkrycie wiąże się z zastrzeżeniem, że aby całkowicie zaspokoić potrzeby tych krajów, konieczne będą dodatkowe wysiłki.
Według badań najbardziej, niezawodne systemy, w których dominuje energia wiatrowa, są w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na energię elektryczną w badanych krajach w 72- 91% czasu, nawet bez magazynowania energii. Po dodaniu 12 godzin pojemności magazynów energii, systemy stają się zdominowane przez energię słoneczną i mogą zaspokoić zapotrzebowanie w 83 do 94% czasu.
– Wiatr i słońce mogłyby zaspokoić ponad 80 procent popytu w wielu miejscach bez szalonych ilości magazynów lub nadmiaru mocy wytwórczych, co jest punktem krytycznym. W zależności od kraju, może wystąpić wiele trwających po kilkanaście dni okresów, kiedy to pewne zapotrzebowanie na energię będzie musiało zostać wsparte przez magazyny energii i inne, niekopalne źródła energii – uważa współautor badań, Steven Davis, profesor UCI
Zespół przeanalizował 39-letnie dane godzinowego zapotrzebowania na energię z 42 głównych krajów, aby ocenić adekwatność zasobów energii wiatrowej i słonecznej do zaspokojenia ich potrzeb. Stwierdzono, że pełne przejście na zrównoważone źródła energii może być łatwiejsze w przypadku większych krajów położonych na niższych szerokościach geograficznych, które mogą polegać na dostępności energii słonecznej przez cały rok.
Badacze zwrócili uwagę na Niemcy jako przykład relatywnie mniejszego kraju, pod względem masy lądowej, położonego na wyższej szerokości geograficznej, co sprawi, że zaspokojenie jego potrzeb energetycznych za pomocą zasobów wiatrowych i słonecznych będzie trudniejsze.
– Dane historyczne pokazują, że kraje położone dalej od równika mogą od czasu do czasu doświadczać okresów zwanych ‘ciemnymi mroczkami’, podczas których dostępność energii słonecznej i wiatrowej jest bardzo ograniczona” – powiedział główny autor Dan Tong, adiunkt nauk o systemie Ziemi na Uniwersytecie Tsinghua. – Jeden z ostatnich przypadków tego zjawiska w Niemczech trwał dwa tygodnie, zmuszając Niemców do uciekania się do generowania energii, która w wielu przypadkach jest dostarczana przez elektrownie spalające paliwa kopalne – dodał naukowiec.
Wśród rozwiązań, które naukowcy zasugerowali, aby złagodzić ten problem, jest budowa instalacji, których moc wytwórcza, przekracza roczne zapotrzebowanie, rozwój długoterminowych rozwiązań w zakresie magazynowania i łączenie zasobów wielu krajów.
– Dobry przykład stanowi Europa. Spójność i niezawodność mógłby zapewnić system, który obejmuje zasoby energii słonecznej z Hiszpanii, Włoch i Grecji i energii wiatrowej dostępnej w Holandii, Danii i regionie bałtyckim – – uważa Dan Tong, która rozpoczęła pracę nad tym badaniem jako doktorantka na Wydziale Nauk o Systemie Ziemi UCI.
Naukowcy stwierdzili, że system energii wiatrowej i słonecznej mógłby zapewnić około 85 procent całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną Stanów Zjednoczonych, a ilość ta mogłaby również zostać zwiększona poprzez nadbudowę mocy, dodanie akumulatorów i innych metod magazynowania oraz połączenie z innymi krajowymi partnerami na kontynencie północnoamerykańskim.
– Na całym świecie istnieją pewne wyraźne ograniczenia geofizyczne, które uniemożliwiają nam produkcję energii elektrycznej o zerowej emisji dwutlenku węgla netto” – powiedział Davis. – Sprowadza się to do różnicy między tym, co trudne, a tym, co niemożliwe. Trudno będzie całkowicie wyeliminować paliwa kopalne z naszego koszyka energetycznego, ale możemy osiągnąć ten cel, jeśli technologie, ekonomia i wola społeczno-polityczna będą ze sobą zgodne.- dodał.
Źródła: EurekAlert; Nature Communications; University of California.
