La produzione di energia eolica rivista in modo critico

L'energia eolica è cresciuta enormemente in Europa e nel mondo. Nel 2015 sono state installate in tutto il mondo turbine eoliche con una capacità di 350 gigawatt, di cui 135 gigawatt in Europa, distribuiti in circa 87.000 turbine eoliche. Con il 13%, la quota di energia eolica è ora superiore a quella delle centrali nucleari. In Paesi come la Spagna, la Danimarca e la Germania è già stata installata una quantità di energia eolica sufficiente a coprire teoricamente la rispettiva domanda di elettricità nazionale in condizioni ideali - massima produzione eolica e bassa domanda di elettricità.

Produzione fluttuante

Tuttavia, la capacità installata dice poco su quanta elettricità le turbine eoliche di un Paese abbiano effettivamente immesso nella rispettiva rete nazionale. Questo perché l'energia eolica è difficile da prevedere. Questo rende difficile collegarla ai sistemi energetici esistenti.

Gli operatori e i ricercatori nel campo dell'energia dipendono quindi dalla simulazione della produzione di elettricità con un'alta risoluzione temporale per poter stimare quanto potrebbe essere alto il carico in un determinato momento.

Solo di recente i ricercatori hanno iniziato a effettuare simulazioni di questo tipo utilizzando i cosiddetti modelli di rianalisi. Si tratta di modelli meteorologici globali che vengono alimentati con dati di misurazione reali provenienti da stazioni meteorologiche e satelliti. Le rianalisi elaborano queste misure in simulazioni globali coerenti delle condizioni dell'atmosfera.

Modelli rivisti criticamente

Tuttavia, i dati delle rianalisi hanno una grossa fregatura: i modelli meteorologici semplificano il mondo reale. Fattori importanti per l'energia eolica, come le condizioni della superficie intorno a un parco eolico, non sono modellati in modo sufficientemente dettagliato. Pertanto, se i dati dei modelli di rianalisi vengono utilizzati senza correzioni per le simulazioni della produzione di energia eolica, i modelli forniscono un quadro sistematicamente distorto. Tuttavia, sono stati pubblicati alcuni studi sulla produzione di energia eolica basati su dati non corretti.

Il ricercatore energetico Stefan Pfenninger dell'ETH di Zurigo e il suo collega Iain Staffell dell'Imperial College di Londra hanno quindi raccolto i dati sulla produzione di elettricità misurata dai parchi eolici in tutta Europa e i dati di produzione specifici per paese raccolti dagli operatori della rete elettrica. Questa raccolta di dati è servita per ricavare i fattori di correzione per ogni Paese europeo. Infine, hanno simulato la produzione di energia eolica in Europa nell'arco di vent'anni utilizzando il modello di parco eolico virtuale (VWF) da loro sviluppato.

Sud sottovalutato

Grazie al loro approccio rigoroso, i due ricercatori sono riusciti a tracciare un quadro più realistico della produzione di energia eolica in Europa. Le loro simulazioni rivelano che le simulazioni non corrette utilizzate in altri studi sovrastimano la produzione di energia eolica nell'Europa nord-occidentale fino al 50%, mentre sottostimano la produzione nell'Europa meridionale del 30%.

I ricercatori hanno anche ricalcolato i tassi di utilizzo per l'Europa: l'attuale tasso di utilizzo medio europeo è del 24,2%; nel Regno Unito è del 32,4% e in Germania del 19,5%. La media europea si discosta solo di qualche punto percentuale da un anno all'altro. "Questa deviazione è molto più piccola di quella di un singolo Paese", afferma Pfenninger. "? quindi importante che le reti elettriche nazionali siano collegate ancora meglio tra loro, in modo da compensare le carenze di produzione in una regione con la produzione aggiuntiva di un altro Paese".

La simulazione mostra anche che i tassi di utilizzo sono in aumento, grazie anche alle migliori tecnologie e alle migliori posizioni in apertura. I parchi eolici del Regno Unito sono ora un quarto più produttivi rispetto a dieci anni fa.

Gli Stati del Mare del Nord guadagnano terreno

Nell'attuale fase di pianificazione, Pfenninger e Staffell prevedono che il tasso di utilizzo medio per l'Europa potrebbe aumentare di un terzo, fino a superare il 31%. "I vicini del Mare del Nord, in particolare, dovrebbero aumentare in modo significativo nel prossimo futuro", afferma Pfenninger. Il Regno Unito potrebbe raggiungere un tasso di utilizzo di quasi il 40%, la Germania di quasi il 30%.

Per consentire ai pianificatori, ai gestori di reti e centrali elettriche e ad altri scienziati di continuare a utilizzare le simulazioni sviluppate dai ricercatori del settore energetico, Pfenninger e Staffell hanno sviluppato l'applicazione web interattiva pagina esternawww.renewables.ninja dove i set di dati europei sono disponibili per il download. I due ricercatori hanno testato la piattaforma per sei mesi. Ha già utenti di 54 istituzioni in 22 Paesi, tra cui l'Agenzia internazionale dell'energia.

La piattaforma fornisce anche l'accesso ai dati che si stanno sviluppando con una simulazione comparabile della produzione di elettricità fotovoltaica in Europa. Lo studio sul fotovoltaico viene pubblicato contemporaneamente a quello sulla produzione di energia eolica ed è stato redatto da Pfenninger e Staffell.