Tweede kerstdag 2020 was zo stormachtig dat meer dan de helft van de dagelijkse elektriciteit in het VK dat was opgewacht door windenergie Voor de eerste keer. Iets meer dan een week later stierf de wind toen een koudegolf begon in 2021 met temperaturen onder het vriespunt en verspreide sneeuw. Omdat de meeste mensen thuis vastzaten als gevolg van een nieuwe nationale lockdown, nam de vraag naar verwarming en elektriciteit toe, net zoals de voorwaarden voor het opwekken van hernieuwbare energie afnamen.
Koude kiekjes met zeer lichte wind hebben de neiging om te veroorzaken de meeste stress naar het nationale net van het VK. Deze weersystemen ontstaan meestal wanneer gebieden met hoge druk de atmosfeer rond het VK overspoelen, waardoor de temperatuur daalt naarmate het koude weer uit Scandinavië en Rusland arriveert. Het langdurige koude weer dat met deze gebeurtenissen gepaard gaat, wordt soms “Beest uit het oosten“door de Britse media, nadat vergelijkbare atmosferische omstandigheden in februari 2018 sneeuwstormen en reischaos veroorzaakten. Deze keer behoorden de grote offshore windmolenparken van het VK in de Noordzee tot de grootste verliezers.
Door de lage wind en de hoge bewolking werd de opwekking van wind- en zonne-energie verminderd, waardoor de National Grid – de energiesysteembeheerder van het VK – leveranciers moest oproepen om extra elektriciteit opwekken of met mogelijke black-outs te maken krijgen. In het verleden konden vraagpieken en krappe aanbodmarges worden opgelost door de opwekking van fossiele energiecentrales op te voeren, die effectief stand-by staan. Maar het elektriciteitsnet van het VK vertrouwt steeds meer over hernieuwbare energiebronnen – en de regering is van plan verviervoudiging van offshore windproductie tegen 2030.
Het VK is verbonden met Frankrijk, Noord-Ierland, de Republiek Ierland en Nederland door middel van grote stroomkabels die ervoor zorgen dat elektriciteit daartussen kan stromen. Maar het VK kan niet vertrouwen over het importeren van energie, aangezien de koude en stille omstandigheden die tijdens deze atmosferische gebeurtenissen worden gecreëerd, ook de buurlanden treffen. In plaats daarvan zal het handhaven van een continue aanvoer van grotendeels hernieuwbare energie tijdens moeilijke winterperiodes betekenen dat we onze weersvoorspellingen moeten verbeteren, zodat potentiële energietekorten weken van tevoren kunnen worden voorspeld.
Dat is waar mijn Onderzoek komt binnen.
Weersvoorspellingen voor de energiesector
We hebben de neiging om de weersvoorspelling te bekijken om erachter te komen wat het weer de komende dagen zal doen. Maar de afgelopen jaren hebben meteorologen snelle vooruitgang geboekt bij het voorspellen van het weer op langere tijdschalen – van een week tot enkele maanden vooruit.
Bij het maken van een weersvoorspelling voor deze langere perioden, hebben meteorologen de neiging om zich te concentreren op het voorspellen van grootschalige weerpatronen, omdat de relevante modellen hier nog enige vaardigheid hebben. Voorspellers kunnen vervolgens de gemiddelde relatie tussen deze weerpatronen en de weersomstandigheden op het oppervlak afleiden die meestal het gevolg zijn van gebeurtenissen in het verleden.
Een manier om weerpatronen te definiëren is door een computer te trainen om overeenkomsten tussen grootschalige weersomstandigheden op te sporen en deze in een klein aantal clusters te sorteren, waarbij alle dagen in elk cluster vergelijkbaar weer hebben.
Maar deze traditioneel gedefinieerde weerpatronen niet sterk beïnvloeden de tarieven van de opwekking van wind- en zonne-energie in Europa. Dat komt omdat ze zijn gebaseerd op gegevens die zijn ontleend aan grote geografische regio’s, waarvan de meeste boven de oceaan liggen en de fijnere schaalomstandigheden niet adequaat vastleggen in regio’s waar de meeste mensen wonen. Dit maakt het voorspellen van de energievraag erg moeilijk.
Mijn collega’s en ik aan de Universiteit van Reading hebben een nieuwe methode ontwikkeld die componenten van het Europese energiesysteem classificeert die afhankelijk zijn van het weer, zoals energievraag en opwekking van wind- en zonne-energie, in patronen. Deze verschillende patronen worden gedefinieerd met behulp van nationale dagelijkse energiegegevens, in plaats van de doorgaans gebruikte dagelijkse weergegevens. Door energiegegevens te gebruiken om weerpatronen te definiëren, wordt hun impact op het land gefocust en kan worden aangetoond welke weersomstandigheden samenvallen met een lage energievraag in meerdere landen of wanneer landen een grotere kans hebben op een piek in de energievraag.
Recent werk het gebruik van de modernste weersvoorspellingsmodellen heeft traditionele weerpatronen gevonden en opwekking van windenergie en nationale vraag kan met deze aanpak voor enkele weken in de toekomst worden voorspeld. Nauwkeurige voorspellingen binnen dit bereik zouden energiesysteembeheerders in staat stellen vroegtijdig actie te ondernemen als er de kans is op een extreme gebeurtenis, waardoor pieken in de energieprijzen worden voorkomen en er uiteindelijk voor wordt gezorgd dat de lichten blijven branden, ongeacht het weer.
Auteur: Hannah Bloomfield – Postdoctoraal onderzoeksassistent, Universiteit van Reading 
.
