FoodPro Preloader

Tyskland lytter til maskin som lærer å øke fornybarhetsrevolusjonen


En vindkraftpark nær Hannover, Tyskland. Rorene av tårnhøyd vindturbiner og legioner av glitrende solpaneler spredt over tysklandskapet er slående emblemmer av landets skift til ikke-nukleær, lavkullkraft. Men selv om Tyskland er verdens plakatbarn for fornybar energi, kan nettene dessverre ikke klare den uberegnelige naturen til vind og solenergi. I j

En vindkraftpark nær Hannover, Tyskland.

Rorene av tårnhøyd vindturbiner og legioner av glitrende solpaneler spredt over tysklandskapet er slående emblemmer av landets skift til ikke-nukleær, lavkullkraft. Men selv om Tyskland er verdens plakatbarn for fornybar energi, kan nettene dessverre ikke klare den uberegnelige naturen til vind og solenergi.

I juni begynte tyske meteorologer, ingeniører og verktøyfirmaer å teste om stor data- og maskinlæring kan gjøre disse strømkildene mer nettvennlige.

"For å betjene rutenettet mer effektivt og holde fossile reserver på et minimum, må operatørene få en bedre ide om hvor mye vind og solenergi som skal forventes til enhver tid, sier Malte Siefert, fysiker ved Fraunhofer-instituttet for vindkraft og energisystemteknologi i Kassel, Tyskland, og en leder på prosjektet, kalt eWeLiNE.

På omtrent 45 000 megawatt er Tysklands vindkraftkapasitet det tredje største i verden, bak Kinas og USAs. Og Tyskland er overlegen bare av Kina i solkapasitet. Men tempoet i landets bytte til fornybar energi og dets ambisjoner er uovertruffen. Fornybar energi gir nå omtrent en tredjedel av innenlandsk elektrisitet, og regjeringen har lovet at innen 2050 vil minst 80% av landets elektrisitet komme fra fornybare energikilder.

Nature, 13 juli, 2016, doi: 10, 1038 / 535212a

Problemet er at i rolige og overskyede dager må nettoperatører fortsatt ringe på konvensjonelle kraftverk for å møte forventet etterspørsel. Og på uvanlig solfylte og vindfulle dager, som for eksempel 8. mai, da i ca 4 timer vind og solkraft genererte mer enn 90% av elektrisiteten som Tyskland forbruket, må de raskt bestille kull- og gassfyrte kraftverk for å redusere produksjonen slik at strømmen ikke overbelaster grensen og øker risikoen for feil.

Slike forespørsler, som kalles gjenforsendelser, koster tyske kunder mer enn 500 millioner dollar per år, fordi nettoperatører må kompensere verktøyfirmaer for tilpasninger av sine innganger. De kan også føre til unødvendig utslipp av karbondioksid hvis nettoperatører genererer ekstra kraft som ender opp med å bli bortkastet. "Det er ganske bekymringsfullt at fornybar energi her ekspanderer så fort uten en riktig database for nøyaktig strømforventning, " sier Renate Hagedorn, meteorolog med tysk værservice i Offenbach.

Stormens øye

Standard værmodeller spår styrken og ankomsttidene til stormer og værfronter i en gitt region. Men de kan for eksempel ikke forutsi vindstyrke ved naven til en turbin, som bestemmer hvor stor kraften turbinen vil produsere. EWeLiNE-prosjektet på 7 millioner euro, et samarbeid som omfatter tre store nettoperatører-50Hertz, Amprion og TenneT, og som er finansiert av det føderale departementet for økonomi og energi, utgitt i 2012 for å gi lastprognoser som er spesifikke for behov for nettoperatører.

De fleste vindturbiner er utstyrt med enheter som måler vindhastighetene på sine nav, og noen solcellepaneler inneholder sensorer for sollysintensitet. EWeLiNE kombinerer disse dataene med andre atmosfæriske observasjoner - fra jordbaserte værstasjoner, radar og satellitter - og sofistikerte datamodeller spår generering av strøm i løpet av de neste 48 timene eller så. Teamet kontrollerer disse kraftprognosene mot det som faktisk materialiseres, og maskinlæring forbedrer deretter de prediktive modellene.

EU-forskerne begynte å teste sitt system ved hjelp av data fra solpaneler og vindturbiner fra hele Tyskland i forrige måned. Til slutt er ideen for nettoperatører å bruke strømforventningen til å veilede disse forespørslene. Men svært få vind- og solvarmeanlegg er satt opp for å overføre dataene i sanntid, slik at resultatene ikke kan brukes til å justere hvor mye strøm som produseres. I løpet av to år planlegger EWeLiNE å ha sanntidsoverføringskapasitet for de fleste vind- og solanlegg i Tyskland.

Det er tegn på at tilnærmingen vil fungere. Nasjonalt senter for atmosfærisk forskning (NCAR) i Boulder, Colorado, startet på et lignende system i 2009, og det er nå operativt i åtte amerikanske stater. Ved Xcel Energy, verktøyfirmaet med den høyeste totale vindkraftkapasiteten i USA, har antallet prognosefeil gått ned siden 2009, og sparer kunder rundt 60 millioner dollar og reduserer årlige CO 2 -utslipp fra fossil reservekraftproduksjon med mer enn en kvart i millioner tonn per år, sier Drake Bartlett, en fornybar energi analytiker med firmaet som er basert i Denver, Colorado.

"Tyskland har noen veldig gode modeller som allerede gjør en fin jobb uten de sanntidsdataene vi har, " sier Sue Haupt, som overvåker værvarselsforskning ved NCAR. "Når de får tilgang til de dataene, er jeg sikker på at det blir brukt til stor effekt."

EWeLiNE kan ikke bare bruke NCAR-systemet fordi værmodeller og algoritmene som konverterer værmeldinger til kraftprognoser, er forskjellige mellom USA og Tyskland.

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse og ble først publisert 13. juli 2016.

Tordenvær hjelper med å bringe ozon ned til jorden10 måter Climate Science har avansert siden en ubeleilig sannhetHar Kina nok vann til å brenne kull?Continental Telescope Array kan bruke Usher Astronomy Revolution i AfrikaDe miljømessige farene ved Backyard Fire PitsPlast-Eating Worms kan inspirere Avfalls-nedbrytende verktøySolar Plane's Route for Around-the-World Flight RevealedKan raske reaktorer raskt løse plutoniumproblemer?