Καθώς οι ξηρασίες μειώνουν την υδροηλεκτρική ισχύ και τα πυκνά σύννεφα περιορίζουν τη φωτοβολταϊκή παραγωγή παγκοσμίως, ειδικοί επισημαίνουν ότι η μετεωρολογία και η κλιματική επιστήμη πρέπει να βρεθούν στο επίκεντρο της ενεργειακής μετάβασης.
Ο αγώνας προς την ανανεώσιμη ενέργεια επιταχύνεται. Παρά τις ζοφερές προκλήσεις που φέρνει η κλιματική κρίση, τα σημάδια προόδου είναι αδιαμφισβήτητα: φωτοβολταϊκά καλύπτουν εκτεταμένες εκτάσεις ερήμων, ανεμογεννήτριες οριοθετούν τις ακτογραμμές και υδροηλεκτρικά φράγματα αξιοποιούν τη δυναμική των ποταμών για την παραγωγή καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας.
Ωστόσο, παρότι οι ανανεώσιμες πηγές κερδίζουν έδαφος – χάρη στη ραγδαία μείωση του κόστους της τεχνολογίας και στην επιτακτική ανάγκη μείωσης των εκπομπών άνθρακα – οι ειδικοί κρούουν τον κώδωνα του κινδύνου: η εξάρτηση αυτών των τεχνολογιών από τις καιρικές συνθήκες σημαίνει ότι η ίδια η κλιματική αλλαγή επηρεάζει όλο και περισσότερο – και σε πολλές περιπτώσεις υπονομεύει – την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας.
Το 2023, η παραπάνω τάση έγινε ακόμη πιο εμφανής, με ακραίες διακυμάνσεις να αποσταθεροποιούν την παραγωγή ενέργειας παγκοσμίως. Οι θερμοκρασίες εκτοξεύτηκαν 1,45°C πάνω από τα προβιομηχανικά επίπεδα, ενώ η μετάβαση από το φαινόμενο La Niña στο El Niño ανέτρεψε τα καθιερωμένα πρότυπα βροχοπτώσεων, ανέμων και ηλιακής ακτινοβολίας.
Ο Χαμίντ Μπαστάνι, ειδικός σε θέματα κλίματος και ενέργειας της Παγκόσμιας Οργάνωσης Μετεωρολογίας (WMO), περιέγραψε με γλαφυρό τρόπο τον αντίκτυπο αυτών των αλλαγών. «Στο Σουδάν και τη Ναμίμπια, η υδροηλεκτρική παραγωγή μειώθηκε πάνω από 50% λόγω ασυνήθιστα χαμηλών βροχοπτώσεων», ανέφερε σε συνέντευξή του στο UN News.
Στο Σουδάν, οι βροχοπτώσεις το 2023 ανήλθαν μόλις σε 100 χιλιοστά – λιγότερο από το μισό του μακροχρόνιου εθνικού μέσου όρου.
«Σε μια χώρα όπου η υδροηλεκτρική ενέργεια καλύπτει περίπου το 60% του ενεργειακού μείγματος, αυτές οι μειώσεις ενδέχεται να έχουν σοβαρές επιπτώσεις», εξήγησε ο Μπαστάνι, υπογραμμίζοντας ότι το ηλεκτρικό δίκτυο στηρίζει έναν ταχέως αυξανόμενο πληθυσμό περίπου 48 εκατομμυρίων ανθρώπων.
Η αστάθεια, όμως, δεν περιορίστηκε στην υδροηλεκτρική ενέργεια. Και η αιολική παραγωγή βρέθηκε υπό πίεση λόγω των μεταβαλλόμενων κλιματικών συνθηκών.
Στην Κίνα, που αντιπροσωπεύει το 40% της παγκόσμιας χερσαίας αιολικής δυναμικότητας, η παραγωγή αυξήθηκε μόλις κατά 4-8% το 2023, καθώς ανωμαλίες στα αιολικά ρεύματα περιόρισαν τη διαθέσιμη ισχύ. Στην Ινδία, η παραγωγή μειώθηκε λόγω εξασθενημένων μουσώνων, ενώ ορισμένες περιοχές της Αφρικής υπέστησαν ακόμη πιο απότομες απώλειες, με μείωση της αιολικής παραγωγής κατά 20-30%.
Στη Νότια Αμερική, ωστόσο, η κατάσταση ανατράπηκε. Ο καθαρός ουρανός και η ενισχυμένη ηλιακή ακτινοβολία ενίσχυσαν την απόδοση των φωτοβολταϊκών, με χώρες όπως η Βραζιλία, η Κολομβία και η Βολιβία να καταγράφουν αύξηση 4-6% στην ηλιακή παραγωγή.
Αυτή η κλιματική συγκυρία μεταφράστηκε σε περίπου τρία τεραβατώρες επιπλέον ηλεκτρικής ενέργειας – αρκετή για να καλύψει τις ετήσιες ανάγκες περισσότερων από δύο εκατομμυρίων νοικοκυριών με μέση κατανάλωση.
«Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του πώς η κλιματική μεταβλητότητα μπορεί, σε ορισμένες περιπτώσεις, να δημιουργήσει ευκαιρίες», εξηγεί η Ρομπέρτα Μπόσκολο, επικεφαλής του γραφείου του WMO στη Νέα Υόρκη και πρώην υπεύθυνη για την κλιματική και ενεργειακή πολιτική του οργανισμού. «Στην Ευρώπη, επίσης, παρατηρούμε αύξηση των ημερών με υψηλή ηλιακή ακτινοβολία, γεγονός που βελτιώνει σταδιακά την απόδοση της ηλιακής ενέργειας».
Η Μπόσκολο και ο Μπαστάνι συγκαταλέγονται μεταξύ των συντακτών μιας πρόσφατης μελέτης του WMO και της Διεθνούς Υπηρεσίας Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (IRENA), η οποία ανέλυσε τον τρόπο με τον οποίο οι κλιματικές συνθήκες το 2023 – υπό την επίδραση του El Niño, της παγκόσμιας θέρμανσης και ακραίων καιρικών φαινομένων – επηρέασαν τόσο την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας όσο και τη συνολική ζήτηση ηλεκτρικής ισχύος παγκοσμίως.
Συστήματα βασισμένα στη σταθερότητα, σε έναν κόσμο που είναι το ακριβώς αντίθετο
Η κα. Μπόσκολο, με πολυετή εμπειρία στην κλιματικής επιστήμη και την ενεργειακή πολιτική, επισημαίνει αμέσως την ευαλωτότητα των υποδομών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τα φράγματα, τα φωτοβολταϊκά πάρκα και οι ανεμογεννήτριες σχεδιάζονται με βάση τα κλιματικά πρότυπα του παρελθόντος, καθιστώντας τα επιρρεπή στις διαρκώς μεταβαλλόμενες κλιματικές συνθήκες.
Ας πάρουμε ως παράδειγμα την υδροηλεκτρική ενέργεια. Τα φράγματα εξαρτώνται από προβλέψιμες εποχικές ροές, οι οποίες συχνά τροφοδοτούνται από το λιώσιμο του χιονιού ή των παγετώνων. «Βραχυπρόθεσμα, θα υπάρξει ενίσχυση της υδροηλεκτρικής παραγωγής λόγω της τήξης των παγετώνων», αναφέρει η κ. Μπόσκολο. «Όμως, όταν οι παγετώνες εξαφανιστούν, το ίδιο θα συμβεί και με το νερό. Και αυτό είναι μη αναστρέψιμο – τουλάχιστον σε ανθρώπινη κλίμακα χρόνου».
Το φαινόμενο αυτό ήδη εκτυλίσσεται σε περιοχές όπως οι Άνδεις και τα Ιμαλάια. Αν τα νερά από την τήξη χαθούν, οι χώρες θα πρέπει να βρουν εναλλακτικούς τρόπους παραγωγής ενέργειας ή να αντιμετωπίσουν μακροχρόνια ελλείμματα.
Μια πρόσφατη έκθεση του Προγράμματος των Ηνωμένων Εθνών για το Περιβάλλον (UNEP) ανέδειξε επίσης ότι η άνοδος της στάθμης της θάλασσας και οι ισχυρότερες καταιγίδες αυξάνουν τους κινδύνους για τις εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των ηλιακών πάρκων κοντά στις ακτές.
Παράλληλα, οι ολοένα και συχνότερες πυρκαγιές μπορούν να καταστρέψουν γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, οδηγώντας σε μπλακ άουτ, ενώ οι ακραίοι καύσωνες μειώνουν την απόδοση των φωτοβολταϊκών πάνελ και επιβαρύνουν τις ενεργειακές υποδομές – ακριβώς τη στιγμή που η ζήτηση για ψύξη κορυφώνεται.
Ακόμη και τα πυρηνικά εργοστάσια δε μένουν ανεπηρέαστα από την κλιματική αλλαγή.
«Έχουμε δει πυρηνικούς σταθμούς που αδυνατούσαν να λειτουργήσουν λόγω έλλειψης νερού… για ψύξη», εξηγεί η κα. Μπόσκολο. Καθώς οι καύσωνες γίνονται συχνότεροι και η στάθμη των ποταμών μειώνεται, ορισμένες παλαιότερες πυρηνικές εγκαταστάσεις μπορεί να μην είναι πλέον βιώσιμες στις σημερινές τοποθεσίες τους.
«Αυτό είναι κάτι που πρέπει να επανεξεταστεί από διαφορετική σκοπιά στο μέλλον. Όταν σχεδιάζουμε, κατασκευάζουμε και προγραμματίζουμε ενεργειακές υποδομές, πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη το κλίμα του μέλλοντος, όχι απλώς αυτό του παρελθόντος».
Προσαρμογή στο μέλλον μέσω δεδομένων, Τεχνητής Νοημοσύνης και τεχνολογίας
Ένα είναι βέβαιο: Ο πλανήτης μας κατευθύνεται προς ένα μέλλον όπου η ηλεκτρική ενέργεια, ειδικά από ανανεώσιμες πηγές, θα είναι κεντρικής σημασίας.
«Η μεταφορά μας θα είναι ηλεκτρική. Το μαγείρεμα μας θα είναι ηλεκτρικό. Η θέρμανση μας θα είναι ηλεκτρική. Εάν δεν έχουμε ένα αξιόπιστο ενεργειακό σύστημα, όλα θα καταρρεύσουν», προειδοποιεί η κ. Μπόσκολο. «Χρειαζόμαστε αυτή την “κλιματική νοημοσύνη” όταν σκεφτόμαστε πώς να αλλάξουμε τα ενεργειακά μας συστήματα, διασφαλίζοντας την αξιοπιστία και την ανθεκτικότητά τους στο μέλλον».
Πλέον, οι ειδικοί υπογραμμίζουν ότι η ενσωμάτωση κλιματικών προβλέψεων και δεδομένων –μια προσέγγιση που αποκαλούν κλιματική νοημοσύνη– είναι ζωτικής σημασίας για τον ενεργειακό σχεδιασμό.
«Στο παρελθόν, οι ενεργειακοί σχεδιαστές βασίζονταν σε ιστορικούς μέσους όρους», εξηγεί ο κ. Μπαστάνι. «Όμως, το παρελθόν δεν αποτελεί πλέον αξιόπιστο οδηγό. Πρέπει να γνωρίζουμε τι θα συμβεί με τον άνεμο την επόμενη σεζόν, πώς θα διαμορφωθούν οι βροχοπτώσεις την επόμενη χρονιά – όχι μόνο πώς ήταν πριν από μία δεκαετία».
Στη Χιλή, για παράδειγμα, η υδροηλεκτρική παραγωγή αυξήθηκε έως και 80% τον Νοέμβριο του 2023 λόγω έντονων βροχοπτώσεων. Αν και η αύξηση ήταν αποτέλεσμα κλιματικών συνθηκών, οι ειδικοί τονίζουν ότι οι προηγμένες εποχικές προβλέψεις μπορούν να βοηθήσουν τους διαχειριστές φραγμάτων να προβλέψουν τέτοιες διακυμάνσεις και να αποθηκεύσουν νερό πιο αποτελεσματικά.
Αντίστοιχα, οι τεχνικοί των αιολικών πάρκων μπορούν να χρησιμοποιούν προγνώσεις για να προγραμματίζουν συντηρήσεις σε περιόδους χαμηλού ανέμου, ελαχιστοποιώντας τις διακοπές και τις απώλειες. Οι διαχειριστές των δικτύων ηλεκτροδότησης μπορούν επίσης να προετοιμάζονται για ενεργειακές αιχμές κατά τη διάρκεια καυσώνων ή ξηρασίας.
«Σήμερα διαθέτουμε προβλέψεις που κυμαίνονται από λίγα δευτερόλεπτα έως αρκετούς μήνες μπροστά», επισημαίνει ο κ. Μπαστάνι. «Κάθε μία έχει διαφορετική εφαρμογή – από την άμεση εξισορρόπηση του δικτύου έως τις μακροπρόθεσμες επενδυτικές αποφάσεις».
Η τεχνητή νοημοσύνη προσφέρει πλέον πολύτιμη υποστήριξη: Μοντέλα μηχανικής μάθησης, εκπαιδευμένα σε κλιματικά και ενεργειακά δεδομένα, μπορούν να προβλέπουν τις διακυμάνσεις των πόρων με μεγαλύτερη ακρίβεια και λεπτομέρεια. Αυτά τα εργαλεία μπορούν να συμβάλουν στη βέλτιστη διαχείριση της αποθήκευσης ενέργειας σε μπαταρίες ή στη μεταφορά ενέργειας μεταξύ περιοχών, καθιστώντας το σύστημα πιο ευέλικτο και αποδοτικό.
«Τα μοντέλα αυτά βοηθούν τους διαχειριστές των ενεργειακών συστημάτων να προβλέπουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις διακυμάνσεις του ανέμου, των βροχοπτώσεων ή της ηλιακής ακτινοβολίας», εξηγεί ο κ. Μπαστάνι.
Για παράδειγμα, δύο πρόσφατα πιλοτικά προγράμματα της Παγκόσμιας Οργάνωσης Μετεωρολογίας ανέδειξαν τον τρόπο με τον οποίο η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να αξιοποιηθεί στο σχεδιασμό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στην Κόστα Ρίκα, ο οργανισμός συνεργάστηκε με τις εθνικές ενεργειακές αρχές για την ανάπτυξη και εφαρμογή ενός μοντέλου τεχνητής νοημοσύνης για την πρόβλεψη της ταχύτητας του ανέμου σε σύντομο χρονικό ορίζοντα. Το εργαλείο έχει πλέον ενσωματωθεί στην πλατφόρμα πρόβλεψης ενέργειας του Ινστιτούτου Ηλεκτρισμού της Κόστα Ρίκα, συμβάλλοντας στην αποδοτικότερη λειτουργία επιλεγμένων αιολικών πάρκων.
Στη Χιλή, ένα άλλο πρόγραμμα εστίασε στην τεχνολογία πλωτών φωτοβολταϊκών, χρησιμοποιώντας την τεχνητή νοημοσύνη για να εκτιμήσει τους ρυθμούς εξάτμισης του νερού σε ταμιευτήρες. Τα αποτελέσματα, που ενσωματώθηκαν πλέον στην επίσημη πλατφόρμα ηλιακής ενέργειας της χώρας, έδειξαν ότι τα πλωτά φωτοβολταϊκά μπορούν να μειώσουν την εξάτμιση του νερού έως και κατά 85% το καλοκαίρι, με τον εθνικό μέσο όρο να φτάνει το 77%.
Η προοπτική, αλλά και οι προκλήσεις της «έξυπνης» κλιματικής ενεργειακής στρατηγικής, γίνονται ιδιαίτερα αισθητές στον αναπτυσσόμενο κόσμο. Η Αφρική, για παράδειγμα, διαθέτει ένα από τα υψηλότερα ηλιακά δυναμικά παγκοσμίως, ωστόσο φιλοξενεί μόλις το 2% της παγκόσμιας εγκατεστημένης ανανεώσιμης ενέργειας.
Γιατί υπάρχει αυτό το χάσμα; Η κ. Μπόσκολo επισημαίνει την έλλειψη δεδομένων και επενδύσεων.
«Σε πολλές περιοχές του αναπτυσσόμενου κόσμου, δεν υπάρχουν επαρκή μετεωρολογικά δεδομένα για τη δημιουργία αξιόπιστων προβλέψεων ή για να γίνουν τα ενεργειακά έργα ελκυστικά για επενδυτές», αναφέρει. «Οι επενδυτές χρειάζονται αξιόπιστες μακροπρόθεσμες προβλέψεις. Χωρίς αυτές, το ρίσκο είναι πολύ μεγάλο».
Ο WMO καταβάλλει προσπάθειες για τη βελτίωση της παρακολούθησης των καιρικών και ενεργειακών συνθηκών σε υποεξυπηρετούμενες περιοχές, όμως η πρόοδος δεν είναι ομοιόμορφη. Ο οργανισμός ζητά περισσότερη χρηματοδότηση για τη δημιουργία τοπικών δικτύων συλλογής δεδομένων, το διασυνοριακό ενεργειακό σχεδιασμό και τις κλιματικές υπηρεσίες που ανταποκρίνονται στις περιφερειακές ανάγκες.
«Δεν πρόκειται μόνο για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής», προσθέτει η κ. Μπόσκολo. «Είναι μια αναπτυξιακή ευκαιρία. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν να φέρουν ηλεκτρική ενέργεια σε κοινότητες, να ενισχύσουν τη βιομηχανική ανάπτυξη και να δημιουργήσουν θέσεις εργασίας, εφόσον σχεδιαστούν σωστά».
Ο κ. Μπαστάνι τονίζει τη σημασία της διεθνούς ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ ενεργειακών εταιρειών και κλιματολόγων.
«Υπάρχει τεράστιο ανεκμετάλλευτο δυναμικό στα δεδομένα που συλλέγει ο ιδιωτικός τομέας… Η ενσωμάτωση ιστορικών και σε πραγματικό χρόνο παρατηρήσεων από μονάδες παραγωγής – είτε πρόκειται για ηλιακές, αιολικές, υδροηλεκτρικές ή ακόμη και πυρηνικές – μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τα κλιματικά και μετεωρολογικά μοντέλα. Είναι μια αμοιβαία επωφελής κίνηση».
Διαφοροποίηση του ενεργειακού μείγματος για προσαρμογή
Μια ακόμη κρίσιμη στρατηγική για τη διασφάλιση καθαρής ενέργειας στο άμεσο μέλλον είναι η διαφοροποίηση. Η υπερβολική εξάρτηση από μία και μόνο ανανεώσιμη πηγή μπορεί να αφήσει τις χώρες ευάλωτες σε εποχικές ή μακροπρόθεσμες κλιματικές μεταβολές, εξηγεί ο κ. Μπαστάνι.
Στην Ευρώπη, για παράδειγμα, οι ενεργειακοί σχεδιαστές ανησυχούν όλο και περισσότερο για το φαινόμενο «dunkelflaute»— περιόδους κατά τις οποίες η χειμερινή νέφωση και η άπνοια μειώνουν δραστικά τόσο την ηλιακή όσο και την αιολική παραγωγή. Το φαινόμενο αυτό, που σχετίζεται με τα υψηλά βαρομετρικά συστήματα γνωστά ως αντικυκλωνική καταχνιά, έχει ενισχύσει τις εκκλήσεις για περισσότερη αποθήκευση ενέργειας και εφεδρική ισχύ.
«Ένα διαφοροποιημένο μείγμα που περιλαμβάνει ηλιακή, αιολική, υδροηλεκτρική ενέργεια, αποθήκευση σε μπαταρίες και ακόμη και χαμηλού άνθρακα πηγές (όπως η γεωθερμία) είναι απαραίτητο», επισημαίνει ο κ. Μπαστάνι. «Ιδιαίτερα καθώς τα ακραία καιρικά φαινόμενα γίνονται ολοένα και συχνότερα».
Το μέλλον της ενέργειας
Καθώς ο κόσμος επιταχύνει τη μετάβαση στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η αντιμετώπιση των προκλήσεων που θέτει η κλιματική αλλαγή είναι επιτακτική. Η αστάθεια που παρατηρήθηκε το 2023 αναδεικνύει την ανάγκη για κλιματικά ευφυή σχεδιασμό και υποδομές ικανές να αντέξουν απρόβλεπτες μεταβολές στις καιρικές συνθήκες.
Για να εκπληρώσει πραγματικά την υπόσχεσή της, η ανανεώσιμη ενέργεια δεν χρειάζεται μόνο διεύρυνση της παραγωγικής της ικανότητας, αλλά και τη δημιουργία ενός συστήματος ανθεκτικού, ευέλικτου και καθοδηγούμενου από τα καλύτερα διαθέσιμα κλιματικά δεδομένα.
Οι ειδικοί του WMO, Χαμίντ Μπαστάνι και Ρομπέρτα Μπόσκολο, τονίζουν τη σημασία της ενσωμάτωσης της κλιματικής νοημοσύνης στα ενεργειακά συστήματα, διασφαλίζοντας την αξιοπιστία και τη βιωσιμότητά τους. Με την αξιοποίηση προηγμένων προβλέψεων και τεχνητής νοημοσύνης, μπορούμε να προβλέπουμε και να προσαρμοζόμαστε πιο αποτελεσματικά στις μεταβαλλόμενες συνθήκες, βελτιστοποιώντας την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας και διασφαλίζοντας το ενεργειακό μας μέλλον.
Το μέλλον της ενέργειας δεν αφορά μόνο περισσότερες ανεμογεννήτριες και ηλιακά πάνελ – αφορά και τη διασφάλιση ότι μπορούν να αντέξουν τις ίδιες δυνάμεις που υποτίθεται ότι θα βοηθούσαν να μετριαστούν.
