Профессор политехнического университета намерен использовать данные метеостанции для прогнозирования доступности солнечной энергии

Метеорологические данные давно помогают синоптикам предсказывать облачность, дождь и штормы. Лиза Боземан из Политехнического института Пердью хочет изменить это, чтобы владельцы коммунальных предприятий и солнечных систем могли предсказывать, когда и где появится солнечный свет, и, как следствие, увеличивать производство солнечной энергии.
«Дело не только в голубизне неба, — сказала Боузман, доцент, получившая докторскую степень в области промышленного машиностроения. — Речь также идёт об определении объёмов производства и потребления электроэнергии».
Бозман исследует, как можно объединить метеорологические данные с другими общедоступными наборами данных для повышения оперативности и эффективности национальной энергосистемы за счёт более точного прогнозирования производства солнечной энергии. Коммунальные компании часто сталкиваются с проблемой удовлетворения спроса в жаркое лето и морозные зимы.
«В настоящее время коммунальным предприятиям доступны лишь ограниченные модели прогнозирования и оптимизации солнечной энергии, учитывающие ежедневное воздействие солнечной энергии на энергосистему», — сказал Боземан. «Определив, как использовать имеющиеся данные для оценки выработки солнечной энергии, мы надеемся помочь энергосистеме. Руководители, принимающие решения, смогут лучше справляться с экстремальными погодными условиями и пиками и спадами потребления энергии».
Государственные учреждения, аэропорты и вещательные компании отслеживают состояние атмосферы в режиме реального времени. Информация о текущей погоде также собирается частными лицами с помощью домашних устройств, подключенных к интернету. Кроме того, данные собираются спутниками Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Данные с этих метеостанций объединяются и предоставляются общественности.
Исследовательская группа Боземана изучает способы объединения информации в режиме реального времени с историческими метеорологическими данными из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), главного национального эксперимента Министерства энергетики США в области исследований и разработок в области возобновляемой энергии и энергоэффективности. NREL генерирует набор данных под названием «Типичный метеорологический год» (TMY), который содержит почасовые значения солнечной радиации и метеорологические данные за типичный год. Данные TMY NREL можно использовать для определения типичных климатических условий в конкретном месте за длительный период времени.
По словам Боузмана, для создания набора данных TMY NREL взяла данные метеостанций за последние 50–100 лет, усреднила их и нашла месяц, наиболее близкий к среднему значению. Цель исследования — объединить эти данные с текущими данными местных метеостанций по всей стране для прогнозирования температуры и наличия солнечной радиации в конкретных местах, независимо от того, находятся ли эти места вблизи или далеко от источников данных в режиме реального времени.
«Используя эту информацию, мы рассчитаем потенциальные перебои в электросети из-за солнечных электростанций, работающих по принципу «за счётчика», — сказал Боземан. — Если мы сможем прогнозировать объёмы солнечной генерации в ближайшем будущем, мы сможем помочь коммунальным предприятиям определить, будут ли они испытывать дефицит или избыток электроэнергии».
Хотя коммунальные предприятия обычно используют для производства электроэнергии комбинацию ископаемого топлива и возобновляемых источников энергии, некоторые домовладельцы и предприятия генерируют солнечную или ветровую энергию непосредственно за счётчиком. Хотя законы о чистом учёте различаются в зависимости от штата, они, как правило, обязывают коммунальные предприятия выкупать излишки электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими панелями потребителей. Поэтому по мере увеличения доступности солнечной энергии в сети исследование Боземана может также помочь коммунальным предприятиям сократить использование ископаемого топлива.