Po około 30 latach stopniowego spowolnienia średnie dzienne prędkości wiatru rosną na całym świecie. Odwrócenie trendu może sprzyjać produkcji energii z turbin wiatrowych.
Wzrost prędkości wiatru w ostatnich latach to dobra wiadomość dla energetyki wiatrowej. Od 1978 roku średnia globalna prędkość wiatru systematycznie spadała, ale tendencja ta odwróciła się w ciągu ostatniej dekady. Badania przeprowadzone przez zespół z Uniwersytetu Princeton pokazują, że prędkości wiatru na lądzie w Ameryce Północnej, Europie i Azji wzrosły o około 7 proc. od 2010 roku.
Kierujący badaniami Zhenzhong Zeng z Uniwersytetu Princeton i jego koledzy przeanalizowali dane dotyczące prędkości wiatru zebrane między 1978 a 2017 rokiem przez 1400 naziemnych stacji pogodowych. Analizy wykazały, że chociaż prędkości wiatru wcześniej spadała o około 2,3 proc. na dekadę, to od 2010 roku rośnie w tempie prawie trzykrotnie większym.
Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Nature Climate Change”.
Więcej energii z farm wiatrowych
Naukowcy nie byli pewni, co spowodowało wcześniejszy spadek prędkości wiatru. Jedna z koncepcji dowodziła, że prędkość wiatru maleje z powodu rosnącej urbanizacji, co powoduje powstawanie kolejnych barier, takich jak budynki, które mogą spowalniać ruch powietrza. Jednak miasta nadal rosną i stają się coraz większe, a prędkość wiatru nie maleje, a rośnie.
Badacze wskazują, że zmiany we wzorach cyrkulacji oceanicznej i atmosferycznej mogą być przyczyną nasilenia prędkości wiatru w ostatniej dekadzie. Wpływają one na rozkład ciepła i ciśnienia, a te czynniki mają związek z prędkościami wiatru na lądzie. Globalne ruchy powietrza i wód oceanicznych, które są spowodowane wieloma czynnikami, w tym nierównomiernym nagrzewaniem powierzchni Ziemi w różnych regionach, mogą być prawdopodobnym wytłumaczeniem obserwowanych trendów prędkości wiatru.
Uczeni dostosowali zaobserwowane zmiany w prędkości wiatrów do wytwarzania energii wiatrowej. Obliczyli, że typowa turbina wiatrowa w 2017 roku mogła wytworzyć około 17 proc. energii więcej niż w 2010 roku. Co więcej, do 2024 roku wyższe niż oczekiwane prędkości wiatru mogą pomóc w zwiększeniu ilości produkowanej energii elektrycznej wytwarzanej przez jedną turbinę o ponad jedną trzecią.
Badacze dodali, że zmieniające się tendencje prędkości wiatru mogły przyczynić się do obserwowanego w latach 2010-2017 znacznego wzrostu wydajności produkcji energii wiatrowej w Stanach Zjednoczonych bardziej, niż innowacje technologiczne w turbinach wiatrowych.
Silniejsze wiatry tylko czasową zmianą?
Wiatr w regionach o średniej szerokości geograficznej, gdzie znajduje się większość turbin wiatrowych, powstaje z powodu dużej różnicy temperatur między równikiem a biegunami. Ta różnica temperatur maleje z powodu globalnego ocieplenia, które zachodzi szybciej na biegunach, więc tendencja spadków prędkości wiatru prawdopodobnie powróci.
– Przewidujemy, że rosnąca tendencja prędkości wiatru utrzyma się przez 10 lat, ale pokazujemy również, że ponieważ jest to spowodowane globalną cyrkulacją powietrza i wód oceanicznych, być może dekadę później znów się odwróci – powiedział Zeng. A ponieważ żywotność turbiny wiatrowej wynosi zwykle najwyżej 20 lat, rzetelne prognozy prędkości wiatru w poszczególnych lokalizacjach mogą być kluczowe dla dokonania inteligentnych inwestycji w energię wiatrową i zwiększenia globalnego udziału energii odnawialnej.
– Wiedza o możliwych spadkach prędkości wiatru w dłuższej perspektywie może rzeczywiście być bardzo przydatna przy planowaniu przyszłej infrastruktury energetyki wiatrowej – powiedział Charles Meneveau z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, który nie był zaangażowany w badania. – Ten rodzaj badań, łączący nauki ścisłe i inżynierię w celu wyjaśnienia zjawisk o dużym znaczeniu społecznym, jest przeprowadzany w odpowiednim czasie i pozwoli lepiej zrozumieć bliskie powiązania między klimatem a społeczeństwem – dodał.
Zeng przyznał też, że wpływ globalnego ocieplenia na prędkości wiatru na świecie nie jest w pełni zrozumiały. – Uważamy, że nasze badanie pozwala lepiej zrozumieć, w jaki sposób zmiany klimatu wpływają na wiatr. Apelujemy jednocześni, aby więcej naukowców skupiło się na tej ważnej zmiennej klimatycznej. Badanie wiatru może także rzucić światło na mechanizmy zmian klimatu – dodał.
Źródło: Princeton University
