Profesor politechniki zamierza wykorzystać dane ze stacji meteorologicznej do przewidywania dostępności energii słonecznej

Dane pogodowe od dawna pomagają prognostykom przewidywać zachmurzenie, deszcz i burze. Lisa Bozeman z Purdue Polytechnic Institute chce to zmienić, aby właściciele zakładów energetycznych i systemów solarnych mogli przewidywać, kiedy i gdzie pojawi się światło słoneczne, a tym samym zwiększyć produkcję energii słonecznej.
„Nie chodzi tylko o to, jak błękitne jest niebo” – powiedziała Boseman, adiunkt, która uzyskała doktorat z inżynierii przemysłowej. „Chodzi również o określenie produkcji i zużycia energii elektrycznej”.
Bozeman bada, jak dane pogodowe można łączyć z innymi publicznie dostępnymi zbiorami danych, aby poprawić responsywność i wydajność krajowej sieci energetycznej poprzez dokładniejsze prognozowanie produkcji energii słonecznej. Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej często borykają się z problemem zaspokojenia popytu podczas upalnych lat i mroźnych zim.
„Obecnie zakłady energetyczne mają ograniczony dostęp do modeli prognozowania i optymalizacji dziennego wpływu energii słonecznej na sieć” – powiedział Bozeman. „Mamy nadzieję, że dzięki określeniu sposobu wykorzystania istniejących danych do oceny generacji energii słonecznej pomożemy sieci. Decydenci w zarządach będą mogli lepiej radzić sobie z ekstremalnymi warunkami pogodowymi oraz wahaniami i spadkami zużycia energii”.
Agencje rządowe, lotniska i nadawcy monitorują warunki atmosferyczne w czasie rzeczywistym. Aktualne informacje pogodowe są również gromadzone przez osoby prywatne za pomocą urządzeń podłączonych do internetu zainstalowanych w ich domach. Dodatkowo dane są gromadzone przez satelity NOAA (Narodowej Agencji Oceanów i Atmosfery) oraz NASA (Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej). Dane z tych różnych stacji meteorologicznych są łączone i udostępniane publicznie.
Grupa badawcza Bozemana bada sposoby łączenia informacji w czasie rzeczywistym z historycznymi danymi pogodowymi pochodzącymi z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL), głównego krajowego eksperymentu Departamentu Energii USA w zakresie badań i rozwoju w zakresie energii odnawialnej i efektywności energetycznej. NREL generuje zbiór danych o nazwie Typowy Rok Meteorologiczny (TMY), który zawiera godzinowe wartości promieniowania słonecznego i elementy meteorologiczne dla typowego roku. Dane TMY NREL mogą być wykorzystywane do określania typowych warunków klimatycznych w danym miejscu w długim okresie czasu.
Aby stworzyć zbiór danych TMY, NREL zebrał dane ze stacji meteorologicznych z ostatnich 50–100 lat, uśrednił je i znalazł miesiąc, który był najbliższy średniej, powiedział Boseman. Celem badania jest połączenie tych danych z aktualnymi danymi z lokalnych stacji meteorologicznych w całym kraju, aby przewidzieć temperaturę i obecność promieniowania słonecznego w określonych lokalizacjach, niezależnie od tego, czy znajdują się one blisko, czy daleko od źródeł danych w czasie rzeczywistym.
„Wykorzystując te informacje, obliczymy potencjalne zakłócenia w sieci spowodowane przez systemy fotowoltaiczne za licznikiem” – powiedział Bozeman. „Jeśli uda nam się przewidzieć produkcję energii słonecznej w najbliższej przyszłości, będziemy mogli pomóc przedsiębiorstwom energetycznym określić, czy wystąpi niedobór, czy nadwyżka energii elektrycznej”.
Chociaż przedsiębiorstwa energetyczne zazwyczaj wykorzystują połączenie paliw kopalnych i odnawialnych źródeł energii do produkcji energii elektrycznej, niektórzy właściciele domów i firmy wytwarzają energię słoneczną lub wiatrową na miejscu, za licznikiem. Chociaż przepisy dotyczące rozliczeń netto różnią się w zależności od stanu, zazwyczaj nakładają one na przedsiębiorstwa energetyczne obowiązek zakupu nadwyżki energii elektrycznej wytwarzanej przez panele fotowoltaiczne klientów. Wraz ze wzrostem dostępności energii słonecznej w sieci, badania Bozemana mogą również pomóc przedsiębiorstwom energetycznym w zmniejszeniu zużycia paliw kopalnych.