USA trápí složená energetická sucha. Mohou dorazit i k nám?

Solární a větrná energie je svým způsobem bezplatný, obnovitelný zdroj energie, který – jak řada lidí zapomíná – ovšem závisí na přírodních procesech, které člověk bohužel není schopen ovládat. V této fázi jsme proto všichni nuceni přijmout rizika, která s sebou přináší obnovitelná energie: slunce ne vždy svítí a vítr ne vždy fouká. Co se ale stane, když síť ztratí oba tyto zdroje energie současně? Tento jev je známý jako “složené energetické sucho”.

V novém článku vědci z Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) zjistili, že v některých lokalitách tyto podmínky mohou přetrvávat i téměř týden. A když usilujeme (nebo již takovou sítí disponujeme) o kompletně dekarbonizovanou síť, silně závislou na slunci a větru, energetická sucha by mohla mít obrovský dopad na síť i na jednotlivce.

Provozovatelé sítí tak potřebují vědět, kdy nastanou energetická sucha, aby se mohli připravit na odběr energie z různých zdrojů. Navíc pochopení toho, kde, kdy a jak dlouho dochází k energetickým suchům, pomůže odborníkům řídit bateriové systémy tak, aby dokázaly uložit dostatek elektřiny pro nasazení v době, kdy je energie nejvíce potřeba.

Lov pro zatažené dny bez větru

V minulosti vědci studovali složená energetická sucha ve státním nebo regionálním měřítku. V rozsáhlejším měřítku toho ale nebylo mnoho prozkoumáno. Aby se vědci dozvěděli více o riziku energetických such na celém kontinentálním území USA, prostudovali údaje o počasí, a poté použili historické údaje o poptávce po energii, aby pochopili, jak často dochází k energetickému suchu.

Tým zkoumal 4 desetiletí hodinových údajů o počasí pro kontinentální USA a následně se omezil na geografické oblasti, kde dnes fungují skutečné solární a větrné elektrárny. Údaje o počasí zahrnovaly rychlost větru ve výšce větrných turbín a také intenzitu sluneční energie dopadající na solární panely. Doby, kdy údaje o počasí ukazovaly stagnaci vzduchu a zataženou oblohu, se promítly do nižší výroby energie z větrných a solárních elektráren – složeného energetického sucha. V rámci simulací tak vědci zkoumali, jak by si současná infrastruktura vedla za historických povětrnostních podmínek.

Bylo tak například zjištěno, že energetická sucha se mohou v rámci kontinentální USA objevit v jakémkoliv ročním období, i když se velmi liší z hlediska frekvence a trvání. Například v Kalifornii může zataženo a bezvětří trvat několik dní, zatímco stejné podmínky v Texasu trvají zpravidla jen několik hodin. Utah, Colorado a Kansas zažívají častá energetická sucha v několikahodinových i několikadenních lhůtách. Severozápadní a severovýchodní Pacifik zažívá energetická sucha, která trvají několik hodin častěji než zmíněných několik dní.

Celkově bylo zjištěno, že nejdelší potenciální složené energetické sucho v hodinovém časovém horizontu bylo 37 hodin (v Texasu), zatímco nejdelší energetické sucho v denním časovém horizontu bylo šest dní (v Kalifornii).

Energetické sucho při špičkové poptávce

Vědět kde a na jak dlouho energetická sucha udeří je přitom jen jeden kousek skládanky. Nedostatek solární a větrné energie nemusí nutně způsobit nedostatek energie – provozovatelé sítí se mohou obrátit na jiné zdroje energie (jako je vodní energie, fosilní paliva nebo energie přenášená z jiných regionů v USA).

Ovšem vzhledem k tomu, že současný trend káže odklon od fosilních paliv a větší využití solární a větrné energie (což může omezit možné předzásobení energií), musí provozovatelé sítí předem vědět, zda nedojde k energetickým suchům v době, kdy poptávka po elektřině může převýšit nabídku. Změna klimatu přináší teplejší léta a intenzivnější zimní bouře, a to jsou časy, kdy lidé nejenže spotřebovávají více energie, aby zůstali v bezpečí (na chlazení nebo vytápění), ale v určitých případech může přístup k elektřině znamenat rozdíl mezi životem nebo smrtí.

Aby vědci porozuměli možnému spojení mezi energetickými suchy a poptávkou po energii, použili získané historické, hypotetické údaje a s jejich pomocí zmapovali posledních zhruba 40 let historických údajů o poptávce po energii, kterou pokrývaly skutečné elektrárny na celém kontinentu. Data ukázala, že větrná a solární sucha se vyskytují během událostí s nejvyšší poptávkou poptávkou po energii více, než by šlo označit za prostou shodu okolností.

To v praxi znamená, že období bez větru a slunce nastávala zejména v dobách, kdy byla velmi vysoká poptávka po energii. Prozatím ale není zcela jisté, zda je mezi těmito dvěma událostmi příčinná souvislost. Stále totiž existují i další možnosti vysvětlení této shody.

Zásobník energie pro energetická sucha

Studium vzorců frekvence a trvání energetických such pomůže při zavádění projektů dlouhodobého skladování energie, ale i k možnosti poskytovatelů energie lépe, rychleji a pružněji reagovat na možnou zvýšenou poptávku po energii.

K tomu je ale třeba nejen mít bližší představu o složeném energetickém suchu, mít jednotný standard tohoto jevu a vědět, jak dlouho může trvat v různých částech země – ale i vědět, jak se na těchto jevech projeví změna klimatu a zda (a jak) se případná změna projeví na frekvenci složených such a jejich trvání.