Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Dự báo sự thay đổi trong tiềm năng năng lượng gió bằng mô phỏng tổ hợp CORDEX tại Tây Phi
Tóm tắt
Sự thay đổi khí hậu dự kiến có khả năng ảnh hưởng đến sản lượng năng lượng từ gió. Nghiên cứu này điều tra các thay đổi dự kiến trong sản xuất năng lượng gió dưới tác động của khí hậu biến đổi ở Tây Phi, sử dụng tổ hợp các mô hình khí hậu khu vực. Sản lượng năng lượng gió (Pout) được ước tính dựa trên tổ hợp của bảy mô hình khí hậu khu vực tham gia vào dự án Thí nghiệm Điều chỉnh Khí hậu Khu vực Có phối hợp (CORDEX). Trung bình tốc độ gió gần bề mặt từ các mô hình đã được so sánh với bộ dữ liệu phân tích lại từ ERA-5 trong giai đoạn từ 1980 đến 2005. Mặc dù một số thiên lệch đã được quan sát thấy trong hiệu suất của các mô hình tại Tây Phi, nhưng tổ hợp các mô hình đã cung cấp một đại diện tốt về các đặc điểm tốc độ gió trong khu vực nghiên cứu. Kết quả cho thấy có khả năng giảm sản xuất năng lượng lên đến 12% do sự thay đổi tiêu cực được mô phỏng trong Pout trong tương lai gần (2021–2050) so với giai đoạn tham chiếu từ 1971–2000. Tuy nhiên, có khả năng gia tăng (khoảng 24–30%) trong sản xuất năng lượng trong tương lai xa (2071–2100) ở hầu hết các khu vực của Tây Phi. Về sự thay đổi theo mùa của Pout, có sự giảm mạnh hơn (−8%) được quan sát trong các tháng mùa đông từ tháng 12 đến tháng 2 (DJF) so với mùa hè từ tháng 6 đến tháng 8 (JJA). Khu vực Sahel có sản xuất năng lượng gió trung bình lên đến 1,4 MW, trong khi khu vực Guinea và Savannah mô phỏng sản lượng năng lượng gió thấp hơn. Ở khu vực Guinea, xu hướng biến động liên năm gia tăng lên đến 80% được ước tính ở Nigeria, Ghana, v.v., vào cuối thế kỷ (2071–2100) so với các năm lịch sử từ 1971–2000. Kết quả của chúng tôi cung cấp hướng dẫn cho các cơ quan chính phủ và nhà hoạch định chính sách hướng tới việc đầu tư mạnh mẽ vào khai thác năng lượng gió trong tương lai.
Từ khóa
#khí hậu; năng lượng gió; mô hình khí hậu khu vực; Tây Phi; CORDEXTài liệu tham khảo
Abolude A, Zhou W, Akinsanola A (2020) Evaluation and projections of wind power resources over china for the energy industry using CMIP5 models. Energies 13(10):2417. https://doi.org/10.3390/en13102417
Africa Progress Panel (2015) Lights power action: electrifying Africa. Africa Progress Panel. https://www.africa50.com/fileadmin/uploads/africa50/Documents/Knowledge_Center/APP_Lights_Power_Action_2016__PDF.pdf
Akinsanola AA, Ogunjobi KO (2017) Evaluation of present-day rainfall simulations over West Africa in CORDEX regional climate models. Environ Earth Sci. https://doi.org/10.1007/s12665-017-6691-9
Alvarez I, Lorenzo MN (2019) Changes in offshore wind power potential over the mediterranean sea using CORDEX projections. Reg Environ Change 19:79–88. https://doi.org/10.1007/s10113-018-1379-6
Belušić A, Prtenjak MT, Güttler I, Ban N, Leutwyler D, Schär C (2018) Near-surface wind variability over the broader adriatic region: insights from an ensemble of regional climate models. Clim Dyn 50:4455–4480. https://doi.org/10.1007/s00382-017-3885-5
Chen W, Castruccio S, Genton MG, Crippa P (2018) Current and future estimates of wind energy potential over Saudi Arabia. J Geophysical Res: Atmos 123:6443–6459. https://doi.org/10.1029/2017JD028212
Dahmouni AW, Salah M, Askri F, Kerkeni C, Nasrallah S (2010) Wind energy in the Gulf of Tunis, Tunisia. Renew Sustain Energy Rev 14:1303–1311. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.12.012
Diasso U, Abiodun BJ (2017) Drought modes in West Africa and how well CORDEX RCMs simulate them. Theoret Appl Climatol 128:223–240. https://doi.org/10.1007/s00704-015-1705-6
Elsner P (2019) Continental-scale assessment of the African offshore wind energy potential: Spatial analysis of an under-appreciated renewable energy resource. Renew Sustain Energy Rev 104:394–407. https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.01.034
Fischedick M, Schaeffer R, Adedoyin A, Akai M, Bruckner T, Clarke L et al (2011) Mitigation potential and costs. In: Edenhofer O et al (eds) IPCC Special report on renewable energy sources and climate change mitigation prepared by working group III of the intergovernmental panel on climate change (840 pp). Cambridge University Press, Cambridge United Kingdom and New York
Gbobaniyi E, Sarr A, Sylla MB, Diallo I, Lennard C, Dosio A, Dhiédiou A, Kamga A, Klutse NAB, Hewitson B, Nikulin Gr, Lamptey B (2014) Climatology, annual cycle and interannual variability of precipitation and temperature in CORDEX simulations over West Africa. Int J Climatol 34:2241–2257. https://doi.org/10.1002/joc.3834
Giorgi F, Jones C, Asrar GR (2009) Addressing climate information needs at the regional level: the CORDEX framework. World Meteorol Organ Bull 58(3):175–183
He C, Zhou T (2015) Responses of the Western North Pacific subtropical high to global warming under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios projected by 33 CMIP5 models: the dominance of tropical Indian Ocean-Tropical Western Pacific SST gradient. J Clim 28:365–380. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-13-00494.1
Hersbach H, Bell B, Berrisford P, Biavati G, Horányi A, Muñoz Sabater J, Nicolas J, Peubey C, Radu R, Rozum I, Schepers D (2018) ERA5 hourly data on single levels from 1979 to present. Copernic Clim Change Serv(C3S) Clim Data Store(CDS). https://doi.org/10.24381/cds.adbb2d47
Huber I, Bugliaro L, Ponater M, Garny H, Emde CB (2016) Do climate models project changes in solar resources? Sol Energy 129:65–84. https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.12.016
Hueging H, Born K, Haas R, Jacob D, Pinto JG (2013) Regional changes in wind energy potential over Europe using regional climate model ensemble projections. J Appl Meteorol Climatol 52(4):903–917. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-12-086.1
Jacob D, Petersen J, Eggert B, Alias A, Christensen OB, Bouwer LM et al (2014) EURO-CORDEX: new high-resolution climate change projections for European impact research. Reg Environ Change 14(2):563–578. https://doi.org/10.1007/s10113-013-0499-2
Jung C, Schindler D (2021) The role of the power law exponent in wind energy assessment: a global analysis. Int J Energy Res. https://doi.org/10.1002/er.6382
Kikumoto RH, Ooka H, Sugawara J (2017) Observational study of power law approximation of wind profiles within an urban boundary layer for various wind conditions. J Wind Eng Ind Aerodyn 164:13–21. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2017.02.003
Kim J, Waliser DE, Mattmann CA, Goodale CE, Hart AF, Zimdars PA, Crichton DJ, Jones C, Nikulin G, Hewitson B, Jack C, Lennard C, Favre A (2013) Evaluation of the CORDEX-Africa multi-RCM hindcast: systematic model errors. Clim Dyn 42(5–6):1189–1202. https://doi.org/10.1007/s00382-013-1751-7
Loua RT, Bencherif H, Mbatha N, Bègue N, Hauchecorne A, Bamba Z, Sivakumar V (2019) Study on temporal variations of surface temperature and rainfall at Conakry airport, Guinea: 1960–2016. Climate 7(7):93–118. https://doi.org/10.3390/cli7070093
Manwell JF, McGowan JG, Rogers AL (2010) Wind energy explained theory design and application. John Wiley and Sons, Chichester, UK. https://doi.org/10.1002/9781119994367.index
Matthew OJ, Ayoola MA (2020) Seasonality of wind speed, wind shears and precipitation over West Africa. J Atmos Solar Terr Phys 207:105371. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2020.105371
Mentis D, Hermann S, Howells M, Welsch M, Siyal SH (2015) Assessing the technical wind energy potential in Africa a GIS-based approach. Renewable Energy 83:110–125. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.03.072
Moemken J, Reyers M, Feldmann H, Pinto JG (2018) Future changes of wind speed and wind energy potentials in EURO-CORDEX ensemble simulations. J Geophysical Res: Atmos 123(12):6373–6389. https://doi.org/10.1029/2018JD028473
Mounkaila MS, Abiodun BJ, Omotosho BJ (2015) Assessing the capability of CORDEX models in simulating onset of rainfall in West Africa. Theoret Appl Climatol 119:255–272. https://doi.org/10.1007/s00704-014-1104-4
Mukasa AD, Mutambatsere E, Arvanitis Y, Triki T (2013) Development of Wind Energy in Africa, Working Paper Series N° 170 African Development Bank, Tunis, Tunisia. https://www.afdb.org/fileadmin/uploads/afdb/Documents/Publications/Working%20Paper%20170%20-%20Development%20of%20Wind%20Energy%20in%20Africa.pdf
Nikiema PA, Sylla MB, Ogunjobi K, Kebe I, Gibba P, Giorgi F (2016) Multi-model CMIP5 and CORDEX simulations of historical summer temperature and precipitation variabilities over West Africa. Int J Climatol 37(5):2438–2450. https://doi.org/10.1002/joc.4856
Oluleye A, Folorunsho AH (2019) Influence of Atmospheric dynamic factors on dust aerosol mobilization over West Africa: simulations from WRF-Chem. Aerosol Sci Eng 3:132–149. https://doi.org/10.1007/s41810-019-00048-z
Paeth H, Hense A (2004) SST versus climate change signals in West African rainfall: 20th-century variations and future projections. Clim Change 65:179–208. https://doi.org/10.1023/B:CLIM.0000037508.88115.8a
Reyers M, Moemken J, Pinto JG (2016) Future changes of wind energy potentials over Europe in a large CMIP5 multi-model ensemble. Int J Climatol 36(2):783–796. https://doi.org/10.1002/joc.4382
Rockel B, Will A, Hense A (2008) Special issue regional climate modelling with COSMO-CLM. Meteorol Z 17(4):347–348. https://doi.org/10.1127/0941-2948/2008/0309
Samuelsson P, Jones C, Willén U, Ullerstig A, Gollvik S, Hansson U, Jansson C, Kjellström E, Nikulin G, Wyser K (2011) The rossby centre regional climate model RCA3: model description and performance. Tellus A 63:4–23. https://doi.org/10.1111/j.1600-0870.2010.00478.x
Santos F, Gómez-Gesteira M, deCastro M, Añel JA, Carvalho D, Costoya X, Dias JM (2018) On the accuracy of CORDEX RCMs to project future winds over the Iberian Peninsula and surrounding ocean. Appl Energy 228:289–300. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.06.086
Sawadogo W, Abiodun BJ, Okogbue EC (2019) Projected changes in wind energy potential over West Africa under the global warming of 1.5 °C and above. Theoret Appl Climatol 138:321–333. https://doi.org/10.1007/s00704-019-02826-8
Soares PM, Lima DC, Cardoso RM, Nascimento ML, Semedo A (2017) Western Iberian offshore wind resources: more or less in a global warming climate? Appl Energy 203:72–90. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.06.004
Soares PM, Lima DC, Semedo A, Cabos W, Sein DV (2019) Climate change impact on Northwestern African offshore wind energy resources. Environ Res Lett 14(12):124065. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab5731
Storm B, Dudhia J, Basu S, Swift A, Giammanco I (2009) Evaluation of the weather research and forecasting model on forecasting low-level jets: implications for wind energy. Wind Energy 12:81–90. https://doi.org/10.1002/we.288
Sylla MB, Gaye AT, Jenkins GS, Pal JS, Giorgi F (2010) Consistency of projected drought over the Sahel with changes in the monsoon circulation and extremes in a regional climate model projections. J Geophys Res 115:D16108. https://doi.org/10.1029/2009JD012983
Tobin I, Vautard R, Balog I, Bréon FM, Jerez S, Ruti PM, Thais F, Vrac M, Yiou P (2015) Assessing climate change impacts on European wind energy from ENSEMBLES high-resolution climate projections. Clim Change 128:99–112. https://doi.org/10.1007/s10584-014-1291-0
Tobin I, Jerez S, Vautard R, Thais F, van Meijgaard E, Prein A, Déqué M, Kotlarski S, Maule F, Nikulin G, Noël T, Teichmann C (2016) Climate change impacts on the power generation potential of a European mid-century wind farms scenario. Environ Res Lett 11(3):034013. https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/3/034013
van Meijgaard E, van Ulft L, van den Berg W, Bosveld F, van den Hurk B, Lenderink G, Siebesma A (2008) The KNMI regional atmospheric climate model RACMO, version 2.1. (p. 43 ) Tech Rep 302. Royal Netherland Meteorological Institute, De Bilt
Wild M, Folini D, Henschel F, Fischer N, Müller B (2015) Projections of long-term changes in solar radiation based on CMIP5 climate models and their influence on energy yields of photovoltaic systems. Sol Energy 116:12–24. https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.03.039
World Energy Council (2010). 2010 Survey of Energy Resources.
Wright MA, Grab SW (2017) Wind speed characteristics and implications for wind power generation: cape regions, South Africa. S Afr J Sc 113(7–8):1–8. https://doi.org/10.1759/sajs.2017/20160270