Eine Studie untersucht die Auswirkungen des Klimawandels auf Angebot und Nachfrage von Wind- und Solarenergie.

4. August 2023

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von Ingrid Fadelli, Tech Xplore

In den letzten Jahrzehnten haben nachhaltige Energielösungen, die auf erneuerbaren Quellen wie der Sonne und dem Wind beruhen, zunehmend an Bedeutung gewonnen und sich verbreitet. Viele Länder weltweit haben sich verpflichtet, die CO2-Emissionen in den kommenden zehn Jahren drastisch zu senken, und diese Technologien werden dabei eine entscheidende Rolle spielen.

Schätzungen der Internationalen Energieagentur (IEA) zufolge könnten bis 2050 die Wind- und Solarenergie-Technologien etwa 62% der weltweiten Energieerzeugung beitragen. Allerdings könnten die Angebots- und Nachfrageverhältnisse sowohl bei der Wind- als auch bei der Solarenergie durch den Klimawandel beeinträchtigt werden, wie aktuelle Studien gezeigt haben.

In Bezug auf das Angebot sind die meisten Lösungen für Wind- und Solarenergie stark vom Wetter abhängig, daher können unerwartete meteorologische Ereignisse ihre Fähigkeit zur Energieerzeugung negativ beeinflussen. Was die Nachfrage betrifft, kann die globale Erwärmung den Bedarf an Kühlausrüstungen erhöhen und den Bedarf an Heizungsanlagen verringern, und extreme Spitzen in der Temperatur (z. B. Hitzewellen oder sehr kaltes Wetter) können zu plötzlichen Spitzen in der weltweiten Nachfrage nach Energie führen.

Forscher der Peking University, der Brown University und anderer Institute weltweit haben kürzlich eine Studie durchgeführt, um besser zu verstehen, wie sich der Klimawandel auf die Planung von Angebot und Nachfrage bei Wind- und Solarenergie auswirken kann. Ihre Studie, veröffentlicht in Nature Energy, zeigt die Notwendigkeit auf, dass der Energiesektor Maßnahmen entwickeln muss, um potenzielle Probleme, die sich als Folge des Klimawandels ergeben könnten, anzugehen.

"Inspiriert von Chinas Ziel der Kohlenstoffneutralität haben wir uns mit der Energierecherche beschäftigt", sagte Laibao Liu, einer der Forscher, die die Studie durchgeführt haben, gegenüber Tech Xplore. "Daher beginnen wir unsere Energieforschung mit einem Fokus auf Chinas Wind- und Solarenergie. Dann betrachten wir die gesamte Welt und versuchen, das Risiko des Klimawandels für globale Wind- und Energiesysteme zu bewerten."

Im Rahmen ihrer Studie analysierten Liu und seine Kollegen die täglichen Ergebnisse von Klimasimulationen, die auf 12 hochmodernen globalen Klimamodellen (GCMs) basieren. Diese Modelle prognostizieren klimatische Prozesse und stellen sie auf einem 3D-Gitter über einer Weltkarte dar.

Die 12 Modelle, die von den Forschern verwendet wurden, wurden im Rahmen eines Forschungsvorhabens namens Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) entwickelt. Das Team betrachtete das gegenwärtige Klima in Form von Klimasimulationen von 1985 bis 2014 sowie Vorhersagen für das zukünftige Klima (von 2041 bis 2100).

Insgesamt deuten die Ergebnisse ihrer Analysen darauf hin, dass bis Ende dieses Jahrhunderts Energiesysteme mit unterschiedlicher Abhängigkeit von Wind- und Solarenergie aufgrund des Klimawandels erhebliche Reduzierungen bei der Übereinstimmung von Angebot und Nachfrage erfahren könnten. Die geringere oder variablere Versorgung mit erneuerbarer Energie könnte insbesondere diese Übereinstimmung bei mittleren bis hohen Breitengraden beeinträchtigen.

Interessanterweise fand das Team auch heraus, dass in einigen Regionen die verringerte Nachfrage nach Heizung aufgrund der globalen Erwärmung diese Effekte mildern oder umkehren könnte. An niedrigeren Breitengraden könnte sich die Versorgung mit Solarenergie jedoch erhöhen, während die Kühlbedarf drastisch aufgrund unerträglich hoher Temperaturen steigen könnte, was sich negativ auf die Übereinstimmung von Angebot und Nachfrage auswirkt.

"Wir haben künftige Klimainformationen verwendet, die von hochmodernen globalen Klimamodellen projiziert wurden, und ein neues Bewertungsrahmenwerk entwickelt", erklärte Liu. "Basierend auf unseren Ergebnissen schlagen wir vor, dass Energieplaner zukünftige Klimainformationen in Betracht ziehen sollten, da sie sonst aufgrund von beispiellosen Klimarisiken mit Stromausfällen rechnen müssten."

Die kürzlich von Liu und seinen Kollegen durchgeführte Studie bietet einige allgemeine Schätzungen über die möglichen Auswirkungen, die der Klimawandel in Zukunft auf den Wind- und Solarenergie-Sektor haben könnte, insbesondere auf das Verhältnis von Angebot und Nachfrage von Energie. Diese Erkenntnisse könnten Energieversorgern und Forschern als Warnung dienen und sie dazu ermutigen, neue tragfähige Lösungen zur Minderung der nachteiligen Auswirkungen des Klimawandels und des unberechenbaren Wetters auf das Verhältnis von Angebot und Nachfrage von erneuerbarer Energie zu entwickeln.

"In unseren nächsten Studien könnten wir uns auch auf Zeiträume konzentrieren, in denen der Energiebedarf nicht gedeckt wurde", fügte Mengxi Wu, eine weitere an der Studie beteiligte Forscherin, hinzu.

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