Švýcarští vědci popsali způsob, jak výrazně zlepšit efektivitu větrných elektráren

Vědci ze švýcarského ETH Zürich a britské Imperial College v Londýně studovali dlouhodobé analýzy proudění větru v Evropě – s přihlédnutím k tomu, jak by se daly využívat pro výrobu elektřiny z větru.

Rychlý růst větrných parků kritizuje část konvenčních energetiků za to, že může ovlivňovat stabilitu evropských rozvodných sítích. Není znám případ, že by byly obnovitelné zdroje příčinou výpadků sítě nazývaného blackout, ale je dobré potenciálním slabým místům rozvoje obnovitelných zdrojů předcházet.

Nová studie švýcarských a britských vědců docela překvapivě ukazuje, že potenciálním důvodem vlivu větrných parků není proměnlivost počasí a tedy výroby větrných turbín – vzorce změn větrů jsou značně stabilní a výrobu tak lze poměrně dobře předpovídat. Výrazně větší vliv na případné nepravidelnosti dodávek má neschopnost států uvažovat o těchto jevech globálně v rámci celého kontinentu. Zatímco většina zemí má nějaké národní strategie sloužící v rámci koordinace zisku energie uvnitř států, jen málokdo se podívá za hranice a přihlédne k tomu, co se děje za nimi. Kdyby to ovšem státy dělaly, všechno by to výrazně zjednodušilo…

„V podstatě neexistuje jediná situace, kdy by po celém kontinentu vůbec nevál vítr, a celá Evropa by tedy postrádala energii z věrných elektráren,“ uvedl hlavní autor celé práce Grams, fyzik z Institutu pro atmosféru a klimatické jevy na ETH v Curychu. V současnosti jsou však větrné elektrárny rozmístěné po Evropě nepravidelně – většina z nich je umístěna jen v několika zemích, které navíc leží blízko sebe, v podstatě jde téměř vždy o sousedy. To je sice výhodné z hlediska přeshraniční spolupráce, ovšem zcela nevýhodné v případě nějaké meteorologické anomálie.

Studie popisuje, že státy, které nyní masivně investují do větrné elektřiny, by udělaly lépe, kdyby spolupracovaly se svými sousedy, respektive s evropskými státy, kde doposud větrná energie jako zajímavý zdroj teprve začíná. Kapacita napříč celým kontinentem by se tak stala více vyváženou a vyhnuli bychom se situacím, kdy do sítě najednou přitéká obrovské množství elektřiny například větrných parků na moři.

Vědci tuto zprávu zveřejnili v odborném časopise Nature Climate Change. K takovým výsledkům dospěli poté, co zkombinovali data z celé Evropy týkající se počasí za posledních 30 let s údaji o produkci energie z větru a Slunce. Využili k tomu nástroj Renewables.ninja, což je platforma, na níž je možné simulovat výkon evropských větrných a slunečních elektráren a to na základě vložených historických meteorologických údajů. Tento skvělý nástroj provozuje ETH v Curychu jako zcela volně dostupný pro všechny uživatele internetu.

V Evropě je vlastně sedm meteorologických režimů. Některé jsou typické tím, že do západní Evropy přinášejí rychlý vítr vanoucí především ve vyšších nadmořských výškách, jsou však doprovázené nedostatkem větru na východě Evropy. Všechny se od sebe liší a vždy mají dopady na více oblastí kontinentu současně.

Autoři práce přinesli konkrétní případ, který podle nich ukazuje, že koncentrace větrných elektráren do několika hlavních oblastí a především rozvoj větrné energetiky pouze na národní úrovni nevyplácí. V zimě na přelomu let 2016 a 2017 zasáhla oblast nad Baltem dlouhodobá tlaková výše, která způsobila extrémní pokles síly větru, jenž trval několik týdnů. V té době výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů v celé severní Evropě dramaticky poklesla.

Spolupráce poráží fluktuaci

Vědci dospěli k názoru, že pokud budou státy i nadále dodržovat pouze národní strategie, pak je evropský energetický systém odsouzený k extrémním výkyvům – drtivá většina evropské větrné kapacity je totiž soustředěná na severu v přímořských oblastech. To povede k extrémním fluktuacím; podle studie může být rozdíl mezi dobou se silným větrem a dobou s výpadky větrné síly až 100 gigawattů – to znamená výkon přibližně 10 atomových elektráren.

Naopak, pokud by evropské země na větrné (i solární) strategii spolupracovaly a další větrné elektrárny by se stavěly se zřetelem na vyrovnání globální evropské poptávky a s přihlédnutím k důsledkům meteorologických jevů na severu, dal by se současný systém velmi snadno stabilizovat. A to všechno vlastně s nulovou investicí navíc – nemusely by se stavět žádné elektrárny navíc, ani by nemusely být kvalitnější – jen by měly vyrůstat na výhodnějších místech.

Vědci ve studii z hlediska meteorologických událostí doporučují nyní výstavbu větrných elektráren v oblasti Balkánu, Řecka, západní části Středomoří a také na severu Skandinávie – tak by se ideálně pokryly specifika jednotlivých větrných režimů.