211service.com
Skarpere computermodeller baner vejen for mere vindkraft
Værket med den største vindkraftkapacitet i USA, Xcel energi , stoler mere på denne strømkilde og sparer millioner af dollars takket være nye prognosemodeller svarende til dem, der bruges til at forudsige klimaændringer.
Forkyndende vind: Information fra Dopplar-radarsystemer, som det vist her, kunne hjælpe med at forudsige hurtige ændringer i vindkraft.
Prognoserne, udviklet af Nationalt Center for Atmosfærisk Forskning (NCAR) i Boulder, Colorado, kunne hjælpe med at løse et stigende problem med vindkraft: hvordan man integrerer denne intermitterende ressource i elnettet. NCAR udvikler også forbedrede modeller, der kan hjælpe med at forudsige strøm fra solen.
At have en præcis prognose giver os mulighed for at bringe mere vedvarende energi på, siger Drake Bartlett, der er ansvarlig for at integrere vedvarende energi i Xcels net. Forsyningsselskaber beslutter en dag i forvejen, hvilke kraftværker der skal være i drift på en given dag. Upræcise vindkraftprognoser forårsager problemer med denne planlægning på to hovedveje. For det første tvinger de forsyningsselskaber til at planlægge backup-kraftværker. Disse kører ineffektivt ved lav effekt og venter på at øge deres produktion, hvis mindre vindkraft er tilgængelig end forudsagt. De spilder brændstof og er dyre i drift.
For det andet gør dårlige prognoser det vanskeligt for forsyningsselskaber at retfærdiggøre nedlukning af basiskraftværker, selvom der måske er mere end nok vind til at gøre dem unødvendige. Disse anlæg - ofte kul- eller kombinerede naturgasanlæg - er dyre og tidskrævende at lukke ned og genstarte. Hvis de lukkes ned, og vindkraften er lavere end forventet, er forsyningen nødt til at bruge dyrere strøm fra hurtigere reagerende anlæg eller henvende sig til det dyre spotmarked. Hvis forsyningen derimod lader baseload-anlæggene stå, kan den blive nødt til at indskrænke vindkraften, måske ved at bede vindmølleparker om at slukke for nogle møller. I så fald mister forsyningen penge på to måder. Det skal betale for brændstoffet for at drive baseload-anlæggene, selvom det egentlig ikke behøvede strøm fra dem. Og i henhold til sin kontrakt med vindmølleparkoperatører skal den stadig betale for den vindkraft, den ikke bruger.
De gamle prognoser gjorde det muligt for disse scenarier at opstå ofte. I gennemsnit afveg forudsigelserne fra den faktiske effekt med 20 procent, og nogle gange var de så meget som 50 procent lavere. De nye prognoser reducerer fejlen med 30 til 40 procent, hvilket giver Xcel tillid til at reducere antallet af backup-anlæg online, siger Bartlett. Dette har sparet forsyningen 22 millioner dollars i brændstof. Den har ikke beregnet de ekstra omkostningsbesparelser, der er kommet ved at kunne undgå spotmarkedet.
De nye prognoser er også nøjagtige nok til at understøtte nedlukning af baseload power. For et par år siden havde vi ikke selvtilliden til at lukke for baseload-anlæg, siger Bartlett. Nu, hvis det bliver en lang weekend med smukt vejr og masser af vind, lukker vi et kulværk. Det giver os mulighed for at integrere mere vedvarende energi.
NCAR tog flere skridt for at lave bedre prognoser. Det blev forbedret i forhold til tidligere vejrudsigelsesmodeller ved at køre dem i finere intervaller af tid og rum - noget, der kræver ekstra computerkraft. Den kombinerede sine modeller med modeller fra andre organisationer og med målinger af faktiske forhold ved vindmølleparker for at forudsige vindhastigheder. Det er afgørende, at det så konverterer disse vindhastighedsforudsigelser til estimater af, hvor meget strøm vindmølleparker vil producere, noget der kan afvige betydeligt fra, hvad producenterne hævder (se Bedre computermodeller nødvendige for megavindmølleparker).
I stedet for blot at køre en model én gang, kører NCAR den flere gange. Det gennemsnitlige resultat er typisk mere præcist, siger Sagsøge Ellen Haupt , direktør for centrets Weather Systems Assessment Program.
Selvom modellerne køres i høj opløsning, fanger de ikke alt. Det næste skridt er at fokusere på bedre måder at forudsige to slags begivenheder - ændringer i vindhastighed og vejr, der får is til at dannes på vindmøllevinger.
Hurtige ændringer i vindhastighed kan være særligt vanskelige at håndtere på nettet (se Vindmøller, batterier inkluderet, kan holde strømforsyninger stabile). Ising forudsigelser vil også være vigtige; det er svært at vide præcis, hvornår en storm vil skabe de rette betingelser for at afsætte is på vindmøller, men når der dannes is, kan det i høj grad mindske mængden af strøm, som en mølle kan generere. Tidligere har prognoser fået Xcel til at planlægge for store mængder vind, kun for at få strømproduktionen til at falde uventet, når der dannes is.
At forudsige solenergi kan være en større udfordring i det hele taget (se En løsning på solenergiintermittens). Strømudgangen fra solpaneler kan ændre sig på få sekunder, og skyer er blandt de sværeste ting at tage højde for i klimamodeller. NCAR bruger data fra satellitter og landbaserede sensorer til at forbedre sine skyforudsigelser, og det arbejder på at forudsige, hvordan forskellige mængder sollys (og andre faktorer som temperatur) omsættes til faktisk effekt fra solpaneler.