I dati sull'energia eolica sono distorti

L'energia eolica è cresciuta enormemente in Europa e nel mondo. Nel 2015, sono state installate in tutto il mondo turbine eoliche con una capacità di 350 gigawatt, di cui 135 gigawatt in Europa, distribuiti in circa 87.000 turbine eoliche. Con il 13%, la quota di energia eolica è ora più grande di quella delle centrali nucleari. In paesi come la Spagna, la Danimarca o la Germania, è già stata installata abbastanza energia eolica per coprire teoricamente la rispettiva domanda nazionale di elettricità in condizioni ideali - massima produzione eolica e bassa domanda di elettricità.

Cambiare la produzione

Tuttavia, la capacità installata dice poco su quanta elettricità le turbine eoliche di un paese hanno effettivamente immesso nella rispettiva rete nazionale. Questo perché l'energia eolica è difficile da prevedere. Questo rende difficile la connessione ai sistemi energetici esistenti.

Gli operatori e i ricercatori di energia dipendono quindi dalla simulazione della produzione di elettricità con un'alta risoluzione temporale per essere in grado di stimare quanto potrebbe essere alto il carico in un dato momento.

Solo recentemente i ricercatori hanno iniziato a realizzare tali simulazioni con l'aiuto dei cosiddetti modelli di rianalisi. Si tratta di modelli meteorologici globali che sono alimentati con dati di misurazione reali da stazioni meteorologiche e satelliti. Queste rianalisi elaborano queste misure in simulazioni globali coerenti delle condizioni atmosferiche.

Modelli rivisti criticamente

Tuttavia, i dati delle rianalisi hanno una grande fregatura: i modelli meteorologici semplificano il mondo reale. Fattori che sono importanti per l'energia eolica, come le condizioni della superficie intorno a un parco eolico, non sono quindi rappresentati in modo sufficientemente dettagliato. Quindi, se tali dati dai modelli di rianalisi sono utilizzati senza correzioni per le simulazioni della produzione di energia eolica, i modelli forniscono un quadro sistematicamente distorto. Tuttavia, sono stati pubblicati alcuni studi sulla produzione di energia eolica che si basano su dati non corretti.

Il ricercatore energetico Stefan Pfenninger dell'ETH di Zurigo e il suo collega Iain Staffell dell'Imperial College di Londra hanno quindi compilato i dati sulla produzione di elettricità misurata dai parchi eolici in tutta Europa, così come i dati di produzione specifici del paese raccolti dagli operatori della rete elettrica. Avevano bisogno di questa raccolta di dati per ricavare dei fattori di correzione per ogni paese europeo. Infine, hanno simulato la produzione di energia eolica in Europa per venti anni usando il modello Virtual Wind Farm Model (VWF) che hanno sviluppato.

Sud sottovalutato

Grazie al loro approccio rigoroso, i due ricercatori sono stati in grado di dipingere un quadro più realistico della produzione di energia eolica in Europa. Le loro simulazioni rivelano che le simulazioni non corrette usate in altri studi hanno sovrastimato la produzione di energia eolica nell'Europa nord-occidentale fino al 50%, mentre hanno sottostimato la produzione nell'Europa meridionale del 30%.

I ricercatori hanno anche ricalcolato i tassi di utilizzo per l'Europa: l'attuale media europea è del 24,2%; nel Regno Unito è del 32,4% e in Germania del 19,5%. La media europea si discosta solo di qualche punto percentuale da un anno all'altro. "Questa deviazione è molto più piccola di quella di un singolo paese", dice Pfenninger. "Più grande è la flotta eolica e maggiore è la diffusione geografica, minori sono le fluttuazioni dell'offerta". È quindi importante, dice, che le reti elettriche nazionali siano ancora meglio interconnesse per compensare le perdite di produzione in una zona con la produzione in eccesso di un altro paese.

La simulazione mostra anche che i tassi di utilizzo sono in aumento, grazie in parte alla migliore tecnologia e alle migliori posizioni offshore. I parchi eolici del Regno Unito sono ora un quarto più produttivi di dieci anni fa.

Gli stati del Mare del Nord guadagnano

Nell'attuale fase di pianificazione, Pfenninger e Staffell si aspettano che il tasso medio di utilizzo per l'Europa possa aumentare di un terzo e superare il 31%. "I paesi del Mare del Nord, in particolare, avranno probabilmente forti guadagni nel prossimo futuro", dice Pfenninger. Il Regno Unito potrebbe raggiungere un tasso di utilizzo di quasi il 40%, la Germania di quasi il 30%.

Per permettere a pianificatori, operatori di reti e centrali elettriche, ma anche ad altri scienziati, di continuare ad usare le simulazioni sviluppate dai ricercatori dell'energia, Pfenninger e Staffell hanno creato l'applicazione web interattiva www.renewables.ninja, dove i set di dati europei sono disponibili per il download. I due ricercatori hanno testato la piattaforma per sei mesi. Ha già utenti di 54 istituzioni in 22 paesi, tra cui l'Agenzia Internazionale dell'Energia.

La piattaforma garantisce anche l'accesso ai dati sviluppati con una simulazione comparabile della produzione di elettricità fotovoltaica in Europa. Lo studio sul fotovoltaico appare contemporaneamente a quello sulla produzione di energia eolica ed è stato anche scritto da Pfenninger e Staffell.

Testo: Peter Rüegg, ETH Zurigo