風電場如何應對氣候變遷的多變性?

去年,歐洲部分地區的風力處於歷史最低水平,而歐洲大陸其他地區的風力卻異常高。

在本期《氣候現在》中,歐洲新聞有機會參觀西班牙的風力渦輪機施工現場,了解再生能源產業如何學習管理日益增長的風力變化。

我們也了解最新的渦輪機和控制中心技術如何使不斷發展的風電產業充分利用微風。

在此之前,我們先來看看最新的數據哥白尼氣候變遷服務

第六個最熱的四月

全球氣溫比 1991-2020 年平均氣溫高 0.3 攝氏度,是有紀錄以來第六熱的四月。

歐洲各地的氣溫普遍接近平均值。上個月最明顯的異常現像是從非洲東北部、中東地區到巴基斯坦和印度的氣溫高於平均值。

印度西北部和巴基斯坦經歷了有史以來最熱的 4 月份,日最高氣溫高達 49 度。埃及和蘇丹也出現了熱浪天氣。

降水方面,在歐洲,西班牙經歷了乾燥的冬季,隨後該國東部的降雨量高於平均值。另一方面,英國和義大利上個月的降雨量低於平均值。

位置,位置位置-風電場的第一規則

風能產業如何因應不同時間、不同地點的變化問題?

我們很想知道更多哥白尼氣候變遷服務發布了 2021 年的數據。它顯示了去年歐洲西北部的一些地區(上圖中以深藍色突出顯示)經歷了 1979 年以來年平均風速最低的一些地區,而地中海東部的風速在 2021 年遠高於平均水平。

這個問題的第一個答案與選擇房屋相同 - 您需要考慮“位置、位置、位置”。風能專家花費數年時間監測不同地點的風力,然後在最佳地區進行建造。我們報道的地點位於西班牙的安達盧西亞,位於馬拉加和塞維利亞之間,在一個長長的山谷盡頭,可以清楚地看到數十公里外的鄉村景色。這是完美的風電場國家。

一旦投入運行,渦輪機就會透過不斷調整每分鐘的風況來管理全天風力的微小變化。

能源運營商 Iberdrola 能源部門負責人 Ivan Yuste 解釋道:“風力渦輪機的機艙始終面向盛行風,葉片的定位可以最大限度地提高能源產量。”

未來幾十年,科學家預計,由於氣候變化,歐洲的風速將變得更加多變。這個不斷發展的行業敏銳地意識到了這一點:「確實,我們觀察到近年來風的變化有所增加,這可能是由於氣候變遷等現象造成的,作為開發商,我們能做的就是保留風電場和當風力到達現場時,風力渦輪機處於最佳工作狀態和最佳運行模式,」尤斯特說。

Iberdrola 位於托萊多的控制中心管理全球總共 284 個風電場。這些團隊總是在渦輪機、風力資源的預防性維護和滿足需求之間進行權衡。他們利用天氣和氣候數據來確保具有最佳風力資源的渦輪機正在發電,然後對那些沒有最佳風力條件的渦輪機進行編程進行維護。

Iberdrola再生能源營運中心經理Gustavo Moreno表示,如今光電能源正開始成為無風時代的替代能源,創造出一種新型的再生能源組合來滿足客戶的需求。

古斯塔沃說:「一般來說,夏季都會有陽光明媚的日子,而在這些日子裡,光伏能源開始覆蓋很大一部分。因此,每種類型的能源都能夠在其餘部分無法使用時覆蓋它們,這一點非常重要。

能源效率

解決可變性的另一個好工具是效率。我們為《立即氣候》拍攝的新型渦輪機是西班牙最強大的。它們的直徑為 145 米,每個渦輪機的額定功率為 5 兆瓦,這對於陸地風力渦輪機來說已經很大了。由西門子遊戲公司在西班牙製造,中心柱由鋼製成,葉片由玻璃纖維製成。我們的想法是讓 90% 以上的產品可回收。

它們可以在風力較小的情況下運行,僅其中三台渦輪機就可以為 12,000 個家庭提供足夠的電力,相當於 14 台老式風力渦輪機產生的電力。效率提高的主要原因是機艙變速箱的改進和葉片的更好設計。

「這些渦輪機更好地利用了風。它們位置更高,因此掃風面積更大。我們談論的是16,000 平方米的掃風面積,顯然,這使得渦輪機更強大,並且用更少的渦輪機,我們得到了相同的結果或比以前更強大”,Iberdrola 專案經理 Alejandro Arranz 解釋道。

隨著歐洲大陸能源網和市場的進一步整合,歐洲不同地區和部分地區風能變化的技術挑戰將得到更好的解決。然而,氣候變遷是一個相對未知的因素——隨著地球變暖,特別是在本世紀下半葉,我們越來越確定整個歐洲的天氣和氣候將出現越來越多的變化。然而,不同地點和不同時間對風速的確切影響還遠遠沒有被很好地建模或理解。

西班牙的風能記錄

2019年,西班牙創下了目前的紀錄,該國76%的電力需求在短時間內由風能滿足。上個月,再生能源滿足了西班牙 40% 的電力需求。

在風能生產方面,西班牙擁有28吉瓦的裝置容量,到2030年需要達到50吉瓦才能實現其氣候目標。到 2030 年,西班牙的太陽能發電量需要從目前的 15GW 增加到 39GW,才能達到相同的目標。

如果歐洲要實現其氣候目標,該集團需要在 2030 年新增 291 吉瓦的風電裝置容量。

有關歐洲風能擴張的科學、技術和政治的更多信息,請在下面的視頻播放器中加入我們與氣候研究、風能行業和歐洲政治領導人的深入辯論。