211service.com
Windenergie plannen
Naarmate windenergie vaker voorkomt, wordt de onvoorspelbaarheid ervan een groter probleem. Plotselinge dalingen van de windsnelheid kunnen netbeheerders doen klauteren om het tekort te dekken en zelfs stroomuitval veroorzaken; onverwachte pieken kunnen ervoor zorgen dat conventionele energiecentrales stationair draaien, wat kosten met zich meebrengt en vervuiling uitspuwt.
Rijp voor de oogst: Elektriciteitsnetbeheerders gebruiken windklok-anemometers en weerstations die bij windparken zijn geïnstalleerd om de productie van windenergie uren of dagen van tevoren te voorspellen.
Om het probleem aan te pakken, combineren elektriciteitsnetbeheerders hyperlokale meteorologische gegevens en kunstmatige intelligentie om te voorspellen wanneer de windturbines die op hun netwerken zijn geïnstalleerd, zullen draaien. Deze maand, De onafhankelijke systeembeheerder van New York (NYISO) heeft plannen aangekondigd om windmodellering tegen de zomer te integreren in zijn netbeheerschema's, en de Electric Reliability Council van Texas (ERCOT) is van plan om deze zomer een soortgelijk systeem op te starten, zo niet eerder. De California Independent System Operator (Cal-ISO) is ondertussen van plan een voorspellingsprogramma uit te breiden dat al ongeveer een kwart van de windenergiecapaciteit van de staat dekt.
Wat deze modelleringssystemen nauwkeurig en betaalbaar maakt, zijn realtime gegevens die door de windparken zelf worden aangeleverd: windsnelheid en -richting, plus in veel gevallen lokale temperatuur, luchtdruk en vochtigheid. Bedrijven die gespecialiseerd zijn in weermodellering bieden software die na verloop van tijd leert deze gegevens te correleren met het vermogen en de weersomstandigheden te herkennen die in de nabije toekomst meer of minder vermogen aangeven. Een van deze bedrijven, Albany's AWS Truewind , werkt samen met Californië, New York en Texas, maar zijn concurrenten zijn onder meer: Groep voor milieuprognose op 3 niveaus ; Garrad Hassan , in het Verenigd Koninkrijk; en WindLogica , gevestigd in St. Paul.
Toen windparken minder gebruikelijk waren, konden netbeheerders hun variërende output in wezen negeren, omdat het bijna niet te onderscheiden was van natuurlijke fluctuaties in het gebruik door de consument. Door conventionele energiecentrales omhoog of omlaag te duwen, bleven vraag en aanbod in evenwicht. Maar die dagen gaan snel voorbij. Neem NYISO, dat vijf jaar geleden vrijwel geen windenergie had. Tegenwoordig heeft het meer dan 500 megawatt op zijn net en zijn er voorstellen in behandeling die dat tot bijna 7.000 megawatt zouden opdrijven. Dat is ongeveer 17 procent van zijn huidige machtsbasis.
Texas, dat eind 2007 4.446 megawatt aan wind op het net had staan – meer dan enige andere staat – heeft al ontdekt wat grootschalige eb en vloed van windenergie kan doen als controllers niet kijken. We hebben onlangs enkele gevallen gehad waarin we ofwel zeer hoge prijzen op de kortetermijnmarkt hadden vanwege ons onvermogen om de wind te voorspellen, of waar we noodgevallen moesten melden omdat we ons zorgen maakten over de betrouwbaarheid, in deels omdat we niet konden zien hoeveel wind er op het systeem stond, zegt Jess Totten, directeur van het toezicht op de elektrische industrie voor Texas's Public Utility Commission.
Een scherpe daling van het windvermogen werd bijvoorbeeld op 26 februari 's avonds in opdracht van ERCOT als belangrijke oorzaak van de noodstroomuitval genoemd. Consumenten namen veel meer stroom op dan ERCOT had voorspeld, en verschillende conventionele energiecentrales draaiden niet zoals gepland, maar het tekort aan windenergie was de druppel.
Ironisch genoeg voorspelde een windvoorspellingspilootproject dat ERCOT was gestart met AWS Truewind de winddaling meer dan een dag eerder. De systeembeheerders wisten niet dat dit eraan zat te komen, maar de voorspellers wel, wat een beetje frustrerend is, zegt Michael Goggin, analist van de elektrische industrie voor de American Wind Energy Association, een handelsgroep in Washington, DC. Ze hebben het gewoon niet naar de juiste persoon geleid. Als ze het hadden geïntegreerd in hun systeemwerking, zou het heel anders zijn gelopen.
Dergelijke prognoses zullen veel kritischer worden. Eerder deze maand, een verslag doen van door General Electric, in opdracht van de staat, voorspelde dat wanneer de windcapaciteit van Texas 15.000 megawatt bereikt, het door wind veroorzaakte vermogen in minder dan een half uur in de orde van grootte van 2.400 megawatt daalt, een jaarlijks terugkerend verschijnsel zal zijn. Voor de context: de daling die operators op 26 februari te kort kwam, was slechts 80 megawatt.
Prognoses zijn niet alleen een manier om de betrouwbaarheid van het systeem te waarborgen. Cal-ISO en de California Energy Commission hebben vastgesteld dat het ook van cruciaal belang is om de kosten te minimaliseren en tegelijkertijd de vermindering van de vervuiling te bereiken die wordt verwacht door de norm voor hernieuwbare energie van de staat, die vereist dat nutsbedrijven tegen 2010 20 procent van hun stroom uit hernieuwbare bronnen halen en 33 procent tegen 2010 2020. Cal-ISO moet zich wapenen tegen tekorten aan windenergie door voor back-upstroom contracten af te sluiten met conventionele elektriciteitscentrales op zijn netwerk. Om een effectieve back-up te bieden, zouden sommige van die conventionele centrales stil moeten staan en vervuiling veroorzaken, zelfs als er nooit een beroep op wordt gedaan om megawatt te leveren. Betere windvoorspellingen zorgen ervoor dat er in de eerste plaats minder van die back-upcentrales hoeven te worden ingeschakeld.
Cal-ISO is van plan zijn huidige windvoorspellingssysteem, dat windenergie voor het komende uur voorspelt, te versterken, zodat het een voorspelling voor de komende dag bevat - de tijdschaal waarop het contracteert voor back-upstroom. Door voorspellingen uit te breiden tot een dag, zal hun gemiddelde foutenpercentage waarschijnlijk toenemen tot 15 procent of meer, vergeleken met 7 procent of minder voor een voorspelling van één tot vier uur, volgens cijfers van AWS Truewind. Maar rapporten opgesteld door de staat in 2007 suggereren dat zelfs relatief onnauwkeurige day-ahead voorspellingen een groot verschil kunnen maken.
Als 5.000 megawatt aan windenergie wordt voorspeld, zou een fout van 20 procent betekenen dat windparken daadwerkelijk ergens tussen de 4.000 en 6.000 megawatt aan stroom zouden leveren. In dit geval zou de back-upstroomvolgorde van Cal-ISO routinematig 1.000 megawatt te hoog of te laag zijn. Maar zonder prognose zou de back-uporder altijd minimaal 4.000 megawatt te hoog zijn.