Het weer is koning: Het belang van numerieke weersvoorspellingen in energiebeheer

De rol die weersomstandigheden spelen in de duurzaamheid van hernieuwbare energie kan nooit worden overschat. Het is geen geheim dat de verwezenlijking van de EU-doelstellingen inzake het koolstofarm maken van de economie sterk afhangt van de vervanging van fossiele brandstoffen in de energiesector door hernieuwbare energiebronnen (HEB). De drie belangrijkste hernieuwbare energiebronnen - zonne-energie, windenergie en waterkracht - kunnen echter soms kwetsbaar zijn voor bepaalde weersomstandigheden en het nut ervan hangt af van verschillende klimatologische factoren, zoals de intensiteit van het zonlicht, wolken, stormen, windsnelheid en -richting, de beschikbaarheid van water en het debiet.

‍

Deze weersomstandigheden maken RES vatbaar voor mislukking of inefficiëntie wanneer zij niet goed wordt beheerd. Bij een goed beheer hoort echter ook een goede anticipatie. Om deze gebeurtenissen zo goed mogelijk te voorspellen en aan te pakken, is numerieke weersvoorspelling nodig om de voorspellingen soepel en nauwkeurig te laten verlopen.

Wat is Numerieke Weersvoorspelling (NWP)?

Numerieke weersvoorspelling is een methode van weersvoorspelling die gebruik maakt van wiskundige vergelijkingen en wiskundige, atmosferische en oceanische modellen om het weer te voorspellen met de huidige weersomstandigheden als referentiepunt.

Hoe werkt Numerieke Weersvoorspelling?

NWP maakt gebruik van wiskundige vergelijkingen die, na te zijn omgezet in computercodes, gebruik maken van de heersende vergelijkingen - waaronder behoud van massa, momentum, energie en ideale gaswetten - en van numerieke methoden die worden gebruikt om deze complexe heersende vergelijkingen te vereenvoudigen. Nadat de begin- en randvoorwaarden zijn vastgesteld, worden ze door een domein geleid en doorlopen (het domein is een geografisch gebied).

‍

Terwijl de vergelijkingen over het domein lopen, zullen er waarschijnlijk fysische processen optreden die te ongrijpbaar en te ingewikkeld zijn voor de computer om te begrijpen. De cumulatieve effecten van deze latente fysische processen worden benaderd in een proces dat parametrisering wordt genoemd, zodat zij duidelijk kunnen worden weergegeven door bestuurlijke vergelijkingen en numerieke methoden.

‍

Om een hoog niveau van voorspellingsnauwkeurigheid te bereiken, worden de prognoses vermenigvuldigd en vergeleken, hetzij door een herhaling van de processen, hetzij door een verzameling van soortgelijke prognoses van afzonderlijke eenheden. Vervolgens worden, in een proces dat bekend staat als ensemblevoorspelling, de resulterende voorspellingen met behulp van infographics in een grafiek uitgezet en geobserveerd. Een geringe spreiding van de axiale lijnen wijst op een hoge nauwkeurigheid, terwijl een grote spreiding op een laag vertrouwen wijst.

Is er een verband tussen numerieke weersvoorspelling en energiebeheer?

De vermelding van energiebeheer is de voorbode van een discussie over duurzame energiebronnen. Voor een doeltreffend energiebeheer in Europa moet de aandacht worden geconcentreerd op duurzame energiebronnen. NWP-modellen zijn toevallig een essentieel onderdeel van geïntegreerde variabele hernieuwbare energie (VRE).

Belang van Numerieke Weersvoorspelling bij Energiebeheer.

Netbeheerders en energieleveranciers hebben nauwkeurige weersinformatie en voorspellende indicatoren nodig om energie- en netwerksystemen doeltreffend te beheren. Uitgerust met de juiste weergegevens kunnen zij beslissingen nemen - zoals beheersing van de bevoorrading, beheer van schommelingen en kostenbeheersing. 

1. Numerieke weervoorspelling lost de onnauwkeurigheidsbeperking in waargenomen weergegevens op

Om een nauwkeurige voorspelling te kunnen doen, moet elke waarnemingsplaats zijn eigen betrouwbare waarnemingen uit het verleden hebben om een klimatologie op te stellen. Dit is niet altijd haalbaar met waargenomen gegevens. Waarnemingspunten draaien niet op simulatie; de nauwkeurigheid ervan is dus afhankelijk van langetermijnwaarnemingen, wil men een ensemblevoorspelling kunnen doen. 

‍

De gegevens van een waarneming van één jaar zullen bijvoorbeeld niet de resultaatnauwkeurigheid opleveren die een waarneming van tien jaar wel zal opleveren. Het voortdurend verzamelen van gegevens is een kostbaar proces dat niet in verhouding staat tot de voorspellingskosten. Numerieke weersvoorspellingsmodellen nemen dit obstakel weg door gesimuleerde gegevens te verschaffen van verschillende atmosferische variabelen die ruimtelijk goed gecorrigeerd en continu zijn.

2. Kosteneffectiviteit 

Traditionele methoden voor weerobservatie vergen lange perioden om voldoende vertrouwen op te bouwen dat nodig is voor ensemblevoorspellingen. De lengte van de waarnemingsperiodes leidt tot hogere prognosekosten in verband met lonen, onderhoud van apparatuur, foutenbehandeling en vervoer.

‍

Numerieke weersvoorspellingen helpen deze extra kosten te besparen door gebruik te maken van getrainde simulaties waarvan is getest dat ze nauwkeuriger resultaten opleveren dan traditionele weerobservatie.

3. Productief beheer van interpolatie-uitdagingen

Interpolatie is de schatting van een specifieke waarde of numerieke variabele van een bepaalde functie met behulp van gegevens van andere bekende variabelen van dezelfde functie. Interpolatie is de snelste manier om tot een onbekende variabele te komen, maar in het geval van weerobservatie is dit nauwelijks het geval. 

‍

Traditionele weerobservaties lopen over lange perioden, vandaar hun omvangrijke berekende gegevens. Door hun omvang en inconsistenties kunnen deze gegevens vrij lastig te analyseren blijken. Deze omslachtigheid leidt in feite tot meer inconsistente resultaten die grote negatieve gevolgen kunnen hebben voor het energiebeheer en de duurzaamheid. 

‍

Weersvoorspellers die gebruik maken van numerieke weersvoorspelling zijn echter geprogrammeerd om deze interpolatieproblemen gemakkelijk en nauwkeurig op te lossen.

4. Doeltreffende werking bij ontbrekende gegevens

Een andere hinderpaal voor traditionele weerobservatie is waarschijnlijk het verlies van gegevens. Naast de inconsistentie in de geregistreerde gegevens, kunnen atmosferische gegevenswaarden tijdens of na de waarneming ontbreken. De verwarring die hierdoor ontstaat, kan soms leiden tot verkeerde interpretaties en systeemstoringen. Bij inadequate voorspellingen verliezen energieleveranciers en netbeheerders door het ontbreken van relevante informatie vaak de controle over de stroomvoorziening, de energiepieken en het stroomverbruik. 

‍

Er is nauwelijks sprake van ontbrekende gegevens bij numerieke weersvoorspelling in de voorspeller. Het model werkt op basis van datgene waarvoor het is opgeleid met behulp van actuele weersinformatie. De simulatie die het uitvoert, stelt het in staat potentieel gegevensverlies te voorkomen, aangezien de resultaten die het oplevert, producten zijn van met elkaar verweven waarden. 

5. Verstrekking van locatiespecifieke gegevens

Numerieke weersvoorspellingen verschaffen voorspellers waardevolle locatiespecifieke informatie. Met hun gecomputeriseerde algoritmen worden onze voorspellers met behulp van machine learning en hiërarchische stochastische methoden getraind om zo nauwkeurig mogelijk te zijn. Bij de invoer in specifieke vergelijkingen gebruikt de numerieke weersvoorspelling specifieke waarden om specifieke resultaten te geven.

‍

Deze speciale functie draagt er in hoge mate toe bij dat fouten die zich bij traditionele weerobservatiemethoden kunnen voordoen, tot een minimum worden beperkt. Dit kan netbeheerders en energieleveranciers helpen om de nodige middelen zonder misverstanden naar de juiste gebieden te leiden. 

Conclusie

Energie kan op verschillende manieren worden beheerd; één daarvan is het gebruik van numerieke weersvoorspellingsmodellen bij het maken van prognoses. Netbeheerders en energieleveranciers hebben voldoende en nauwkeurige weersinformatie nodig om een verstandig oordeel te kunnen vellen en de juiste stappen te kunnen nemen in hun missie om aan de vraag naar energie te voldoen en tegelijkertijd de atmosfeer schoon te houden. Met numerieke weersvoorspellingen kunnen netbeheerders en energieleveranciers, in samenwerking met prosumenten, gemakkelijk kosten besparen, energie besparen, real-time onderhoud plegen en zelfs weersevenementen voorspellen en daaruit de informatie halen die nodig is voor een vruchtbaar netbeheer.

‍