Выбор места для возведения ветряков всегда сопровождается определенным риском — из-за переменчивости воздушных потоков эффективность электростанции может оказаться ниже, чем предполагалось изначально.
«Обычно люди, планирующие построить ветряную электростанцию, ищут хорошую местность со средней скоростью ветра, которая будет не слишком сильной, но и не слишком слабой. Главное — постоянной», — рассказывает Гидо Червоне, профессор географии, метеорологии и атмосферных наук. «Мы нашли более точный и эффективный способ оценки предсказуемости ветра в определенных местах. Если речь идет об ископаемом топливе и ядерной энергии, вы точно знаете, сколько энергии у вас будет. Но ветер — совсем другая история».
Для общей электрической мощности важно местоположение ветряка, но не менее важно иметь точный прогноз, сколько энергии он сможет производить в течение суток. Поставщики электроэнергии покупают энергию и хотят надежности. В свою очередь, владельцы ветряных электростанций регулярно продают электрическую продукцию поставщикам, но они также хотели бы иметь возможность планировать, хотя бы за 24 часа, сколько энергии будет произведено.
«Поставщики электроэнергии должны знать, сколько энергии доступно на день вперед», — отмечает Червоне, который также является помощником директора Государственного института кибернауки в Пенсильвании. «У них должны быть надежные источники без риска блэкаута. Они также не хотят покупать больше электроэнергии на спотовом рынке, потому что покупки в тот же день стоят дороже».
Для создания модели Червоне и Мехди Шахриар использовали так называемый «Аналоговый ансамбль», разработанный Национальным центром атмосферных исследований. Он проводит анализ ошибок в прогнозах производства электроэнергии ветряками по всей стране. Кроме того, «Ансамбль» использует исторический набор наблюдений и прогнозов, охватывающий по крайней мере несколько месяцев. По сути, это вероятностная модель прогноза, в данном случае, доступного для производства энергии ветра.
Используя прошлые прогнозы от потенциальных мест размещения ветряков, строители смогут выбирать места возможно с более низкими средними скоростями ветра, но зато с более последовательными и предсказуемыми ветрами.
Модель создает кривую вероятности для производства ветра, на основании которой компании смогут принимать решения с учетом соответствующих рисков. Если модель говорит, что вероятность достаточного ветра для производства электроэнергии составляет около 80%, и владельцы ветропарков, и покупатели электроэнергии знают, что риск отсутствия ветра низок. Если вероятность составляет 20%, несомненно, оба решат, что риск будет слишком велик, чтобы полагаться на ветряную электростанцию для получения электроэнергии.
«Эта модель является вычислительно эффективной», — добавляет Червоне. «Мы могли бы работать непрерывно на большой территории без особых проблем».