Los investigadores han ideado un método para determinar el impacto del cambio climático en el suministro y la variabilidad de las energías renovables locales.

Un aumento en los patrones climáticos inusuales relacionados con el cambio climático significa que la demanda de energía y la disponibilidad de energía solar, hidráulica y eólica pueden volverse más variables.

El método de investigadores del Instituto Geofísico Fairbanks de la Universidad de Alaska y de España ayudará a los planificadores energéticos locales a determinar la combinación óptima de fuentes de energía renovable y necesidades de almacenamiento de energía.

La investigación fue publicada en agosto en la revista Land . Uma Bhatt, profesora de ciencias atmosféricas del Instituto Geofísico, es la autora principal.

"Es importante que la sociedad comprenda el impacto del cambio climático y la variabilidad en los recursos de energía renovable para diseñar un sistema de energía resistente y prepararse para el futuro", dijo Bhatt.

Los investigadores estudiaron la intermitencia, la producción de energía y el almacenamiento de energía en el contexto de datos climáticos históricos en dos lugares:la ciudad de Cordova, en Alaska, en Prince William Sound, que tiene un clima oceánico subpolar, y Palma de Mallorca, una ciudad en una isla española subtropical. . Los investigadores obtuvieron 60 años de datos climáticos para cada ubicación.

La energía eólica, solar e hidroeléctrica son todas susceptibles a un clima que se está volviendo menos predecible y que produce más fenómenos meteorológicos extremos. Una mayor cobertura de nubes podría disminuir la disponibilidad de energía solar. La disminución de las precipitaciones podría reducir la disponibilidad de energía hidroeléctrica. El aumento de los vientos podría aumentar la disponibilidad de energía eólica.

Sin una planificación adecuada, las redes eléctricas corren el riesgo de volverse menos confiables, ya que las energías renovables constituyen una porción cada vez mayor del suministro.

"Si tiene un porcentaje demasiado alto de energía renovable de alta variabilidad sin la energía de respaldo adecuada en su sistema, en realidad degrada mucho la confiabilidad del sistema", dijo David Newman, coautor del estudio y profesor de física en el Instituto Geofísico de la UAF.

Para complicar aún más la situación, la demanda de energía cambia de manera impredecible a medida que el clima se vuelve cada vez más variable. Incluso cuando la demanda es normal, una caída repentina en la disponibilidad de una fuente renovable (por ejemplo, el viento que deja de hacer girar las turbinas) puede provocar apagones si no se cuenta con una fuente de respaldo para uso inmediato.

"¿Cómo lo arreglas? Tienes que encontrar una manera de eliminar la variabilidad o tener una manera de compensarla rápidamente", dijo Newman.

La forma más fácil y obvia es tener generadores a base de combustibles fósiles en espera. De esos, los generadores que funcionan con gas natural se pueden iniciar con bastante rapidez cuando sea necesario. Pero sigue siendo un producto de combustible fósil, aunque más limpio que otras fuentes de combustible fósil.

Otro método más limpio es almacenar el exceso de energía producido por fuentes renovables durante los períodos de demanda normal.

Los avances tecnológicos han mejorado las baterías a escala de red, que pueden almacenar el exceso de energía que se puede distribuir para uso a corto plazo durante un apagón generalizado.

Otros métodos de almacenamiento incluyen energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo, almacenamiento de energía por gravedad, almacenamiento de energía por volante y almacenamiento de energía por aire comprimido. Todos son métodos fundamentalmente simples y explicados por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables.

"Esta es una de las áreas realmente emocionantes [de estudio] en este momento", dijo Newman.

La energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo representa el 95% de toda la capacidad de almacenamiento de energía a gran escala en los Estados Unidos. El agua se bombea de un reservorio de energía hidroeléctrica a otro en una elevación más alta durante los momentos de exceso de energía, elevando el nivel del reservorio más alto. Esa agua se libera a los generadores del depósito inferior cuando es necesario.

El almacenamiento de energía por gravedad implica el uso del exceso de energía para levantar pesos masivos que consisten en arena, grava o roca y dejar los pesos suspendidos. Cuando se necesita energía, se permite que los pesos caigan, con sus cables conectados haciendo girar un generador.

El almacenamiento de energía del volante se usa típicamente en aplicaciones pequeñas y para necesidades de energía mucho más cortas que otros métodos de almacenamiento. Un motor impulsa un volante, una rueda pesada que gira libremente cuando el motor pierde potencia. La rueda que gira libremente hace girar un generador, que produce electricidad durante varios minutos.

El almacenamiento de energía de aire comprimido puede proporcionar energía a escala de red durante varios días. La electricidad se utiliza para comprimir y almacenar aire bajo tierra, a menudo en cavernas de sal. Cuando es necesario, el aire se libera y se calienta hasta la expansión para alimentar un generador.

Los autores de los artículos de investigación ofrecen una advertencia notable a su trabajo:el cambio climático es complicado y varía según la ubicación, al igual que las fuentes disponibles de energía renovable.

"Tanto el clima como la energía son sistemas complejos interconectados, y es importante que eduquemos a la próxima generación para que piense en todas las disciplinas para que estén preparados para abordar los problemas complejos que se avecinan", dijo Bhatt. + Explora más

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