Расширение использования возобновляемых источников энергии предъявляет повышенные требования к электросетям. и для этого требуются как можно более точные прогнозы относительно того, сколько солнечной энергии будет подаваться в сеть.
Помимо облаков, содержание различных частиц в воздухе также сильно влияют на количество электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими системами. Современные модели качества воздуха являются хорошей основой для оценки производства солнечной электроэнергии. Однако они нуждаются в дальнейшем улучшении. К такому выводу пришли исследователи из Института тропосферных исследований имени Лейбница (TROPOS), Немецкой метеорологической службы (DWD) и Международного центра устойчивого развития (IZNE) Университета прикладных наук Бонн-Рейн-Зиг.
В рамках совместного проекта MetPVNet они сравнили результаты повторного анализа Службы мониторинга атмосферы Copernicus (CAMS) с реальными данными измерений солнечной радиации с 25 станций DWD в Германии за один год. Результаты исследования опубликованы в журнале «Атмосферная химия и физика» (ACP).
Потепление или охлаждение атмосферы зависит не только от облаков и парниковых газов. Мельчайшие твердые частицы также играют важную роль. Крошечные частицы плавают в воздухе и, несмотря на свой небольшой размер, отражают и поглощают часть солнечной энергии. В настоящее время слишком мало известно о том, насколько сильно этот эффект влияет на количество электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими (PV) системами. Таким образом, в междисциплинарном исследовательском проекте MetPVNet эксперты из области атмосферных исследований и возобновляемых источников энергии работали вместе, чтобы (далее) разработать инновационные энергетические метеорологические методы для прогнозирования облучения и фотоэлектрической энергии на уровне завода и протестировать их с практическими партнерами.
В рамках совместного проекта, который проходил с 2017 по 2021 год, было проведено исследование, в котором изучается радиационный эффект от частиц в качестве примера для Германии в течение 2015 года на земле и в атмосфере с использованием двух взаимодополняющих подходов к моделированию: во-первых, данные о солнечной радиации в безоблачных условиях с 25 станций наблюдательной сети German Weather Были рассмотрены услуги (DWD) и глобальная сеть AERONET по всей Германии. С другой стороны, радиационный эффект был оценен с помощью явного моделирования переноса излучения, основанного на повторном анализе состава атмосферы Службой мониторинга атмосферы Коперника (CAMS) Европейского Союза (ESA).
Опубликованная оценка для примера 2015 года продемонстрировала явный градиент солнечной энергии в Германии: из-за более высокого положения солнца оно светит более интенсивно на юге Федеративной Республики до 0,5 мегаватт-часов на квадратный метр, чем на севере (в среднем в год). Из-за частиц из континентальных источников солнечная энергия на востоке Германии тускнеет по сравнению с западом.
Оба эффекта накладываются друг на друга и гарантируют, что среднегодовая производительность фотоэлектрических систем на реке Нейсе на дальнем востоке Германии будет на 0,05 мегаватт на квадратный метр ниже, чем в Альпах на крайнем юге Германии. На практике играет роль множество других влияющих факторов, от облачности до высоты солнечной установки.
«Радиационное воздействие частиц обязательно следует учитывать в ежедневных прогнозах солнечной энергии. Модель CAMS европейской программы наблюдения за климатом Copernicus является хорошей основой, но ее также следует улучшить, чтобы операторы сетей могли лучше контролировать растущую долю электричества от фотоэлектрических систем в их электросетях.
Таким образом, фундаментальные исследования представляют собой важный строительный блок для перехода к энергии и подчеркивают социальную значимость исследований частиц помимо качества воздуха.
В исследовании также подчеркивается, что наземные измерения солнечной радиации важны в качестве справочной информации, поскольку фактическая солнечная энергия на солнечных батареях сильно варьируется, и пока это можно только частично предсказать с помощью моделей качества воздуха.
Опубликованный анализ является важным шагом на пути к точному отчету о солнечной погоде, но путь впереди еще долгий.
Дополнительная информация: Йонас Виттхун и др., Свойства аэрозоля и взаимодействие аэрозоля с излучением в условиях ясного неба над Германией, Химия и физика атмосферы (2021 г.). DOI: 10.5194 / acp-21-14591-2021
Изображение: Анализ влияния частиц на производительность фотоэлектрических систем способствует лучшему использованию электросетей и делает переход к энергоснабжению более безопасным. Кампания по измерениям в Альгой в рамках проекта MetPVNet предоставила важные данные для оценки производства солнечной электроэнергии. Предоставлено: Йонас Виттун, TROPOS.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК