L'energia rinnovabile variabile (VRE) è un termine utilizzato per descrivere una specifica tipologia di fonte di energia rinnovabile. Ciò che la distingue è la sua natura non programmabile, ovvero la sua produzione varia e fluttua. Esempi di VRE includono l'energia eolica e l'energia solare, che si differenziano dalle fonti rinnovabili controllabili come l'energia idroelettrica generata da dighe o da biomassa. Le VRE si distinguono anche da fonti più costanti come l'energia geotermica.
Le fonti di energia eolica e solare presentano caratteristiche imprevedibili. È necessario apportare modifiche alla progettazione e al funzionamento del sistema elettrico per prevenire danni al sistema ed evitare interruzioni di corrente diffuse. Queste modifiche sono spesso definite integrazione delle energie rinnovabili. Nel 2018, la quota di produzione da fonti rinnovabili variabili negli Stati Uniti era pari all'8% del totale, con l'energia eolica che contribuiva per l'80%. La maggior parte degli indicatori di affidabilità monitorati dalla North American Electric Reliability Corporation (NERC) è rimasta stabile o ha mostrato un miglioramento nel 2018, indicando che, agli attuali livelli di produzione, le fonti rinnovabili variabili non stanno causando problemi di affidabilità significativi.
Ottimizzazione della generazione di energia rinnovabile variabile: strategie, sfide ed espansione della rete
Quando si valuta l'aggiunta di ulteriore generazione di energia rinnovabile variabile (VRE), l'imprevedibilità delle risorse eoliche e solari rende difficile stabilire se un sistema con un'elevata quota di VRE possa soddisfare il fabbisogno di elettricità a lungo termine. Esistono diversi metodi per valutare il valore della capacità di generazione di VRE, così come strategie che consentono alle aziende di servizi pubblici e ai gestori delle reti elettriche di soddisfare la domanda di elettricità utilizzando fonti eoliche e solari.
Per generare una maggiore quantità di energia rinnovabile variabile (VRE), è necessario migliorare ed espandere le reti elettriche per collegarle a risorse solari ed eoliche distanti. Attraverso l'implementazione strategica di un mix di politiche, regolamenti e processi, possiamo incentivare gli investimenti in un'ampia espansione della rete di trasmissione. Queste iniziative non solo aumentano l'utilizzo di VRE, ma ritardano anche la necessità di ammodernamenti della rete.
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Variabilità del vento e del sole
La produzione di energia eolica e solare dipende da condizioni meteorologiche imprevedibili. Una turbina eolica genera in genere la maggior parte dell'elettricità durante la notte e nelle prime ore del mattino, mentre i generatori solari raggiungono il picco di produzione nel primo pomeriggio.
Tuttavia, le turbine eoliche generano in genere la maggior parte dell'elettricità durante l'inverno e l'inizio della primavera, sebbene ciò possa variare a seconda della regione. D'altra parte, i generatori solari raggiungono solitamente i livelli di produzione più elevati durante l'estate. Per quanto riguarda la domanda di elettricità, si registrano fluttuazioni durante la giornata, con i consumi più alti che si verificano solitamente nelle prime ore serali. L'utilizzo di elettricità aumenta durante le stagioni invernali ed estive.
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