Om forskningen

Vindklimatet över Nordatlanten och Västeuropa uppvisar särskilt stor variabilitet i tid och rum och analyser visar att historiska trender i vindhastighet skiljer sig mellan land och hav då landytor värmts mer än havsytan. Förändringar i atmosfärens storskaliga cirkulation medför också förändringar i lågtrycksbanor liksom i frekvens, varaktighet och intensitet hos låg- och högtryck vilka samtliga har stor påverkan på vindklimatet och dess variabilitet.

Framtida förändringar i vindklimatet är mer svårbestämda än motsvarande förändringar i temperaturklimatet. Området över Nordatlanten och norra Europa är särskilt osäkert på grund av den stora naturliga variabiliteten, men också beroende på hur relevanta processer i klimatsystemet kan modifieras i ett varmare klimat.

En bärande idé med projektet var dels att bidra med detaljerad information om det framtida vindklimatet som kunde läggas till grund för projekteringen och utbyggnaden av vindkraften, dels bidra med kunskap om och hur förändrade produktionsförutsättningar för vindkraften i Sverige och Europa påverkar det framtida svenska elsystemet och valet av tekniker och systemlösningar för en kostnadseffektiv reglering.

Projektet adresserade dels vindkraftens roll i ett framtida elsystem med ett förändrat vindklimat, dels hur den variation i vindkraftens elproduktion som uppstår i ett förändrat vindklimat ska hanteras för att nå en hög försörjningstrygghet, ett effektivt samspel med övriga energisystemet och att utbyggnaden av vindkraft därmed kan ske resurseffektivt.

Genomförande

Jämfört med redan existerande klimatscenarier med regionala och globala klimatmodeller arbetade detta projektet med väsentligt högre upplösning av klimatdata för att bättre kunna ta hänsyn till vindklimatets variabilitet. Framtagandet av stora ensembler med många simuleringar gav möjligheten att bedöma förändringar i extremväder och extrema förhållanden, men också att bedöma hur vindens variabilitet kan komma att ändras. Blir det exempelvis vanligare med dagar med låga vindhastigheter och liten vindkraftpotential över stora områden? Detta projekt tog fram information om framtida klimatförhållanden som påverkar vindkraften, till skillnad från exempelvis den kommande europeiska vindatlasen, NEWA-projektet, som baseras på historiska data.

Projektet var indelat i nedanstående fyra arbetspaket

Arbetspaket 1. Högupplösta klimatdata för vindkraften

Arbetet innebar att i detalj analysera resultat från SMHI:s högupplösta regionala klimatmodell för historiska och framtida förhållanden. Resultaten för det historiska klimatet utvärderades mot återanalyser, observationer och data från befintliga vindkraftparker. Detta omfattade dels korrelation gällande vindhastighet dels kopplingen mot utfall gällande elproduktion där hänsyn behövde tas till exempelvis effektkurvor och tillgänglighet.

Arbetet utfördes av SMHI och Profu samt med underlag från energiföretagen/vindkraftintressenterna.

Arbetspaket 2. Vindkraften i ett förändrat klimat

Här analyserades vindklimatet med avseende på vindkraftpotentialen och dess variabilitet inom och mellan säsonger i ett framtida europeiskt perspektiv. Arbetet började med att definiera de mått på flerdygnsvariabilitet, mellanårsvariabilitet och geografisk utjämning som var mest relevanta för variationshantering av vindkraften i elsystemet. Analyser utifrån dessa mått gjordes för ett stort antal klimatscenarier baserat på ett flertal klimatmodeller under olika antaganden om framtida klimatpåverkan. Arbetet innebar också att resultaten från AP1 jämfördes med de klimatscenarier som analyserades här.

Arbetet utfördes av SMHI, Chalmers och Profu samt med underlag från energiföretagen/vindkraftintressenterna.

Arbetspaket 3. Hantering av vindvariationer i ett varmare klimat

I detta arbetspaket användes resultaten från klimatmodellerna i AP2 som indata till energisystemmodeller för att analysera vilka elsystemsammansättningar som blev kostnadseffektiva med hänsyn tagen till vindkraftens variabilitet. Här användes befintliga modeller av elsystemet som har utvecklats under lång tid och är designade för att fånga variabilitet och variationshantering. Scenarier som kopplar uppvärmningsnivå med teknikutveckling, elektrifiering och utsläppsmål i elsystemet skapades och användess som indata i elsystemmodellen. Slutligen genomfördes analyser gällande hur olika klimatförändringssignaler påverkar den kostnadseffektiva elsystemsammansättningen, inklusive val av variationshanteringstekniker och utbyggnad av elnät.

Arbetet utfördes av Chalmers, Profu och Energiforsk med underlag från energiföretagen/vindkraftintressenterna.

Arbetspaket 4. Syntes och sammanfattande slutsatser

I denna aktivitet sammanställdes resultaten från de olika arbetspaketen och en helhetsbedömning gjordes. Det övergripande syfte var att ta fram en helhetsbedömning av vindkraftens roll i ett framtida elsystem där man behövde hantera den variation i elproduktion som uppstod, för att nå en hög försörjningstrygghet, ett effektivt samspel med övriga energisystemet och att utbyggnaden av vindkraft därmed kunde ske resurseffektivt.

Arbetet utfördes av SMHI, Chalmers, Profu och Energiforsk med underlag från energiföretagen/vindkraftintressenterna.

Forskargruppen

Projektet genomfördes av SMHI, Chalmers, Profu och Energiforsk i nära samarbete med energiföretagen och övriga vindkraftsintressenter. Projektgruppen var sammansatt av forskare och experter inom vindkraft, elsystem, elsystemmodellering och klimatmodellering. Projektgruppens nyckelpersoner var Lisa Göransson och postdoktorander från Chalmers, Erik Kjellström och postdoktorander från SMHI, Jenny Gode och Thomas Unger från Profu samt Åsa Elmqvist från Energiforsk.

Energiföretagen och övriga vindkraftintressenter medverkade i projektets styrgrupp samt med underlag till arbetspaketen.