Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

ניתוח סדרות זמן עם ספי מרובה מאפשר אופי של בצרות אנרגיה מתחדשת משתנות באירופה

· חזרה לאינדקס

מדוע תקופות רגיעה וחשיכה חשובות לאנרגיה נקייה

כשאירופה ממהרת להחליף דלקים מאובנים באנרגיית רוח ושמש, שאלה פשוטה הופכת לקריטית: מה קורה בשבועות החורפיים אפורים שבהם הרוח כמעט אינה נושבת והחמה חלשה? מחקר זה חוקר את מה שמכונה "בצרות אנרגיה מתחדשת" ברחבי אירופה, ושואל כמה פעמים הן מתרחשות, כמה זמן הן נמשכות ועד כמה הן קשות — ומה משמעותן לשמירה על אספקת חשמל בעתיד המונע ברובו על ידי מתחלפים לא יציבים.

שמיים שקטים וימים עמומים ברחבי היבשת

המחברים מנתחים 38 שנות נתונים שעותיים מבוססי מזג אוויר עבור רוח יבשתית, רוח ימית ושמש ב-34 מדינות אירופיות. הם מגדירים בצורת מתחדשת כתקופת זמן שבה התפוקה הממוצעת נמצאת מתחת לחלק נבחר מן הנורמה לטווח הארוך — בין אם ליום, לשבוע או אפילו לחודשים. במקום לבחור חיתוך שרירותי אחד, הם סורקים רמות רבות כדי ללכוד הכול, מהנמיכות הקיצוניות והקצרות ועד לתקופות ארוכות של חולשה מתונה. גישה רב-ספית זו חושפת דפוס עשיר: בצורות של שמש מצטופפות בעיקר בחודשים החשוכים של החורף, בעוד שבצורות רוח יכולות להתרחש בכל עונה אך לעתים שיאן בקיץ. חלק מהאירועים קצרים וחדים; אחרים ארוכים ומשוכים שמכבידים על ההיצע.

Figure 1
Figure 1.

עוצמה במספרים: שילוב טכנולוגיות ומדינות

אחד המסרים הברורים של המחקר הוא שמגוון עוזר. כאשר בוחנים רוח ושמש בנפרד, כל אחת עלולה לחוות בצורות ארוכות וחמורות. אבל כאשר המחברים משלבים אותן לתיק אחד לכל מדינה, גם הבצורות הארוכות ביותר וגם הממוצעות מתקצרות באופן דרמטי. בממוצע, שילוב שמש עם רוח יבשתית וימית מקטין את אורך הבצורת המקסימלי בכחצי או יותר בהשוואה לכל טכנולוגיה יחידה. הפערים הליליים והעונתיים של השמש מתמלאים לעתים על ידי הרוח, בעוד שמלילות עם רוח וסערות חורף מרככים תקופות של שמש חלשה. כשמורחבים רעיון זה מעבר לגבולות, האפקט מתעצם: אם אירופה הייתה מחוברת ברשת אידאלית וללא מגבלות, הבצורת המשולבת הארוכה ביותר הייתה מתקצרת בכח שני שלישים בהשוואה לפעולת מדינות נפרדות.

אירועים קיצוניים שמעצבים את צרכי האחסון

ועדיין, אפילו באירופה אידיאלית ומחוברת היטב, תקופות קשות וארוכות ממשיכות להתרחש. כדי לזהות את האירועים החשובים ביותר לתכנון אחסון, המחברים מציגים מדד חדש שהם קוראים לו "מסה של בצורת". במקום להסתכל על חיתוך יחיד הם מצטברים מידע על פני ספים רבים, ולוכדים גם את אורך הבצורת וגם כמה התפוקה צונחת מתחת לנורמה. באמצעות מדד זה מזהה המחקר "סופר בצורת" בחורף 1996/97: תקופה של 55 יום של תפוקה משולבת של רוח ושמש יוצאת דופן נמוכה ברמת אירופה. מדינות בודדות מציגות מצבים גרועים יותר — גרמניה, למשל, חווה אירוע של 109 ימים באמצע שנות ה-90. חשוב לציין שהתפוקה אינה יורדת לאפס בתקופות אלה: באירוע האירופי החמור ביותר, המתחדשות עדיין מספקות כ-47% מהממוצע הארוך־הטווח שלהן, אך המחסור נמשך זמן רב דיה כדי לשאוב בצורה משמעותית מאחסון לטווח ארוך.

Figure 2
Figure 2.

מדוע ספים פשוטים ושנים בודדות מטעות

המחקר מדגיש גם עד כמה המסקנות רגישות לבחירות המודל. שנו את החיתוך שמגדיר בצורת, וה"שנת הרע" או ה"אירוע הרע" הנראים יכולים להשתנות. חיתוכים נמוכים מדגישים תקופות נדירות וכמעט ללא רוח או שמש; חיתוכים גבוהים מגלים תקופות חלקות אך הרבה יותר ארוכות של תפוקה פשוט מתחת לממוצע שיכולות להיות חשובות לא פחות לתכנון אחסון. באותו אופן, שנים שונות מראות התנהגות בצורת שונה מאוד. קיימים חורפים די בטוחים, בעוד אחרים משלבים תפוקה מתחדשת נמוכה עם ביקוש חימום גבוה. מאחר שרבים מסקרים התכנון ותרחישי מדיניות מסתמכים על שנה אחת או מספר מועט של שנות מזג אוויר, המחברים מזהירים כי הם עלולים להמעיט באופן רציני בסיכון של בצורות נדירות אך מעצבות מערכת.

לתכנן עתיד מתחדש חסין

לכאלו שאינם מומחים, התמצית ברורה: אירופה מתחדשת היא אפשרית, אך יש לבנות אותה כדי לעמוד בתקופות ארוכות של רוח ושמש חלשות. שילוב רוח ושמש בתוך מדינות, וחיזוק חיבורים בין מדינות דרך הולכת חשמל, מקטין משמעותית את חומרת ואורך תקופות הבעיה, אך לא מבטל אותן. המחברים טוענים שעל המתכננים להתחשב במפורש בבצורות של מספר שבועות כמו אירוע 1996/97 בעת קביעת גודל אחסון ארוך־הטווח ואפשרויות גיבוי אחרות. הם גם ממליצים להשתמש בשנים רבות של נתוני מזג אוויר, באופקי תכנון ארוכים שיכולים לחצות את מעבר השנה, ובשיטות רב‑ספיות כמו מדד מסה הבצורת שלהם. יחד, צעדים אלה יכולים לעזור להבטיח שמערכת חשמל נקייה תהיה גם אמינה וחזקה — אפילו כאשר אירופה מתמודדת עם ימיה החשוכים והרגועים ביותר.

ציטוט: Kittel, M., Schill, WP. Multi-threshold time series analysis enables characterization of variable renewable energy droughts in Europe. Commun Earth Environ 7, 242 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03251-2

מילות מפתח: בצרות אנרגיה מתחדשת, שונות רוח ושמש, אחסון אנרגיה, מערכת חשמל אירופית, חיבורי רשת