Προς μια εφικτή ανάπτυξη τεχνολογιών ηλιακής ενέργειας
Η χρήση ορυκτών καυσίμων αμφισβητείται για μελλοντικές ενεργειακές απαιτήσεις λόγω των εκπομπών επικίνδυνων για το περιβάλλον ουσιών, των διακυμάνσεων των τιμών και της εξάντλησης των πόρων, μεταξύ άλλων παραγόντων. Η υιοθέτηση τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με στόχο την ανάπτυξη ενός βιώσιμου συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας προτείνεται ως λύση για την αποφυγή ή τον μετριασμό των επιπτώσεων στις περιφερειακές κλιματικές συνθήκες, την υποβάθμιση του περιβάλλοντος, τα αποθέματα καυσίμων και για τη διασφάλιση του ενεργειακού εφοδιασμού στο μέλλον.
Εάν η αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας στον κόσμο πρέπει να καλυφθεί με βιώσιμο τρόπο, οι τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας πρέπει να αυξήσουν δραματικά το μερίδιό τους στο ενεργειακό μείγμα τα επόμενα χρόνια. Σε αυτό το σενάριο, η ηλιακή ενέργεια αναμένεται να είναι μία από τις κορυφαίες τεχνολογίες. Η αυξανόμενη ζήτηση για ηλιακή ενέργεια πρέπει να επιτευχθεί όχι μόνο με τεχνικά εφικτό τρόπο, αλλά πρέπει επίσης να είναι οικονομικά προσιτή. Στις τεχνολογίες ηλιακής ενέργειας, τα πιθανά σχέδια και τα έργα εγκαταστάσεων πρέπει να αξιολογηθούν μέσω προσομοίωσης πριν από την πραγματική τους εφαρμογή για την αποφυγή ή τη μείωση του οικονομικού κινδύνου. Έτσι, αυτές οι προσομοιώσεις καθίστανται κρίσιμες για την εκτέλεση ανάλυσης οικονομικής σκοπιμότητας εμπορικών έργων.
Η λεπτομερής γνώση του ηλιακού πόρου είναι ένα κρίσιμο σημείο για την πραγματοποίηση μιας ανάλυσης οικονομικής σκοπιμότητας μιας εγκατάστασης ηλιακής ενέργειας, καθώς η ηλιακή ακτινοβολία είναι η πιο καθοριστική μεταβλητή στην τελική ενεργειακή απόδοση. Έτσι, μια υψηλής ποιότητας αξιολόγηση ηλιακών πόρων επιταχύνει την ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών επηρεάζοντας θετικά τη λήψη αποφάσεων και μειώνοντας την αβεβαιότητα στις επενδυτικές αποφάσεις. Ένα σημαντικό παράδειγμα είναι το έργο Shams 1 που εδρεύει στο Άμπου Ντάμπι, ένα από τα μεγαλύτερα ηλιακά εργοστάσια στον κόσμο. Η κύρια δυσκολία σε αυτό το έργο προέκυψε από ένα σφάλμα 12,5% (προκατάληψη) στην εκτίμηση των ηλιακών πόρων στην αρχική τοποθεσία. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα έναν λανθασμένο σχεδιασμό της εγκατάστασης και τελικά απείλησε το έργο. Ως αποτέλεσμα, τον Ιούλιο του 2009 (έναν χρόνο μετά τον εννοιολογικό σχεδιασμό του) το έργο αποσύρθηκε και έπρεπε να μεταφερθεί και να δημοπρατηθεί εκ νέου.
Η ποσότητα της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία ποικίλλει φυσικά σε ωριαία, ημερήσια, μηνιαία, εποχιακά, ετήσια και διαχρονικά χρονοδιαγράμματα, επομένως δεν είναι διαθέσιμη κατ' απαίτηση . Ειδικότερα, οι διαχρονικές διακυμάνσεις της ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί να είναι ισχυρές και θα μπορούσαν να βλάψουν σοβαρά την απόδοση των επενδύσεων για έργα ηλιακής ενέργειας και μπορεί να εξαρτώνται από οιονεί ταλαντωτικές συμπεριφορές στο κλίμα σύμφωνα με φυσικά πρότυπα (όπως ENSO, El Niño-Southern Oscillation). μεταβλητότητα στοχαστικών νεφών και ισχυρές ηφαιστειακές εκρήξεις, μεταξύ άλλων παραγόντων.
Παρόλα αυτά, μια μακροχρόνια σειρά ηλιακών και μετεωρολογικών δεδομένων έχουν παραδοσιακά συμπυκνωθεί σε σειρές ενός έτους με στόχο τη μείωση του όγκου δεδομένων και την επιτάχυνση της προσομοίωσης του ενεργειακού συστήματος. Τα περισσότερα εργαλεία προσομοίωσης χρησιμοποιούν μια σειρά ενός έτους σε ωριαία ή υποωριαία κλίμακα, κατασκευασμένη για να αναπαράγει τυπικούς μήνες των πιο σημαντικών μετεωρολογικών μεταβλητών για τις ηλιακές τεχνολογίες. Αυτή η συμπύκνωση δεδομένων συνεπάγεται μείωση των πληροφοριών που περιέχονται στην αρχική χρονοσειρά:πληροφορίες που σχετίζονται με μεταβλητότητα ή ακραίες συνθήκες χάνονται. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης είναι συγκεκριμένες (σημειωτικές) τιμές αντί για κατανομές τιμών που τιμούν την εγγενή αβεβαιότητα σε πολλά από τα χαρακτηριστικά και τις διαδικασίες του συστήματος. Ως αποτέλεσμα, η εμπιστοσύνη και η αβεβαιότητα που σχετίζονται με τα αποτελέσματα είναι άγνωστα.
Σε αυτό το πλαίσιο, η στατιστική ποσοτικοποίηση του ηλιακού πόρου γίνεται όλο και πιο σημαντική για την αξιολόγηση της ικανότητας ενός έργου να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις κινδύνου και απόδοσης διαφόρων επενδυτών. Τα ιδρύματα που παρέχουν χρηματοδότηση για ηλιακά έργα απαιτούν την παροχή αξιολογήσεων ηλιακών πόρων τρίτων για την αντιμετώπιση τόσο της μακροπρόθεσμης εκτίμησης της μέσης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από το ηλιακό έργο όσο και πολλών στατιστικών πιθανοτήτων υπέρβασης σενάρια της αναμενόμενης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Στην αναζήτηση μιας βιομηχανικής μεθοδολογίας για την πραγματοποίηση αξιολόγησης κινδύνου για την εξασφάλιση ανταγωνιστικής χρηματοδότησης σε έργα ηλιακής ενέργειας, ιδρύθηκε το 2014 μια ομάδα εμπειρογνωμόνων υπό την αιγίδα της Ισπανικής Ένωσης Τυποποίησης και Πιστοποίησης (AENOR). Αυτή η ομάδα εμπειρογνωμόνων συνέστησε μια διαδικασία για τη δημιουργία ενός μετεωρολογικού έτους αντιπροσωπευτικού μιας δεδομένης πιθανότητας υπέρβασης της ετήσιας ηλιακής ακτινοβολίας, του EVA μεθοδολογία (η οποία προέρχεται από τις ισπανικές λέξεις estacionalidad , εποχικότητα και variabilidad , μεταβλητότητα, που αναφέρεται στις φυσικές διαδικασίες που το εμπνέουν).
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι επιπτώσεις ακραίων φυσικών γεγονότων, καθώς και ορισμένες ανθρώπινες δραστηριότητες (όπως πιθανή ανθρωπογενής κλιματική αλλαγή), δεν λαμβάνονται υπόψη σε αυτή τη μελέτη. Η ανάλυση αυτών των επιπτώσεων στους ηλιακούς πόρους θα πρέπει να παρακολουθείται και να αξιολογείται προκειμένου να σχεδιαστούν με ακρίβεια και να βελτιστοποιηθούν μελλοντικά έργα ηλιακής ενέργειας.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Πιθανοτική αξιολόγηση απόδοσης συγκεντρωμένων ηλιακών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής:Η μεθοδολογία EVA, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Renewable and Sustainable Energy Reviews . Αυτή η εργασία διεξήχθη από την τεχνική επιτροπή AENOR CTN 206/SC 117 και αφορούσε τη συνεργασία του Frank Vignola από το Εργαστήριο Παρακολούθησης Ηλιακής Ακτινοβολίας του Πανεπιστημίου του Όρεγκον.
