Компьютерное моделирование стало ключевым инструментом для перехода к экологически чистой энергетике. Технология позволяет ученым и органам власти оценивать эффекты стратегий, направленных на смягчение изменения климата. Такой подход используется, например, для симуляции сценариев преобразования инфраструктур производства, хранения и потребления энергии в заданном районе.
Надежные инструменты прогнозирования становятся все более необходимыми, поскольку многие страны, включая Швейцарию, стремятся прийти к нейтральному уровню выбросов углерода к 2050 году. Однако существующие модели имеют ряд ограничений: они в малой степени или вообще не учитывают неопределенность и, следовательно, приводят к чрезмерной уверенности. Более того, их пространственное разрешение слишком низкое, чтобы поддерживать принятие решений на локальных уровнях. Наконец, для одной и той же области их прогнозы могут значительно различаться.
Для того чтобы справиться с существующими проблемами, Команда UNIGE разработала новую вероятностную модель. Вместо указания на конкретный результат как окончательный прогноз - отличительный признак детерминированных моделей - новая модель генерирует прогнозы, содержащие набор вероятностей, связанных с широким спектром возможных результатов.
Наша модель была разработана для генерации прогнозов распределения трех конкретных энергетических технологий на муниципальном уровне: фотоэлектрических систем, тепловых насосов и электромобилей. Она использует данные, доступные для каждого муниципалитета, и объединяет 12 существующих моделей, одновременно тестируя их
—Ник Зелёнка, аспирант группы возобновляемых энергетических систем Института экологических наук (ISE) Университета Женевы и первый автор исследования.
Тестирование модели
Чтобы протестировать свою модель, исследователи выбрали Швейцарию (2148 муниципалитетов), так как местные данные о распространении энергетических технологий точны и находятся в свободном доступе. Используя статистику за период 2000–2021 годов, команда сгенерировала прогнозы уровня развития этих технологий до 2050 года с помощью суперкомпьютера. Полученные результаты позволяют каждому муниципалитету измерить разрыв между его целями и прогнозируемыми оценками.
Ученые так же провели анализ города Тун (43 000 жителей), в котором энергетические цели четко количественно определены. Чтобы прийти к нейтральному уровню выбросов углерода, город рассчитывает на фотоэлектрическую мощность более 120 МВт к 2050 году (в настоящее время менее 20 МВт) и на введение в эксплуатацию около 12 000 электромобилей (в настоящее время менее 500). Однако, согласно модели UNIGE, если Тун продолжит двигаться по текущему пути, он, вероятно, достигнет всего 90 МВт и менее 8000 электромобилей к 2050 году.
Если посмотреть на наши результаты в целом, кажется крайне маловероятным, что Швейцария достигнет нулевых чистых выбросов углерода к 2050 году без дальнейших изменений в политике, по крайней мере, если речь идет о солнечных фотоэлектрических элементах, тепловых насосах и электромобилях. Швейцарии придется увеличить свои усилия, недавний закон о безопасном электроснабжении из возобновляемых источников энергии является первым шагом в правильном направлении
—Эвелина Трутневите, руководитель группы возобновляемых энергетических систем в Институте экологических наук (ISE) и доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде в Научном факультете Университета Женевы, глава исследования.
Полученные в ходе исследования прогнозы выложены в свободном доступе и обновляются с учетом самых последних данных. Следующим шагом для исследовательской группы будет расширение модели на другие европейские страны, а также включение в нее большего количества энергетических технологий.
