Multi-drempel tijdreeksanalyse maakt karakterisering van variabele hernieuwbare-energiedroogtes in Europa mogelijk

Waarom kalme, donkere periodes belangrijk zijn voor schone energie

Nu Europa zich haast fossiele brandstoffen te vervangen door wind- en zonne-energie, wordt een eenvoudige vraag cruciaal: wat gebeurt er in die sombere winterweken waarin de wind nauwelijks waait en de zon zwak is? Deze studie onderzoekt die zogenaamde "droogtes" van hernieuwbare energie in heel Europa: hoe vaak ze voorkomen, hoe lang ze duren en hoe ernstig ze werkelijk zijn — en wat dat betekent voor het aanhouden van de stroomvoorziening in een toekomst die vrijwel volledig op variabele hernieuwbare bronnen draait.

Rustige luchten en sombere dagen over een continent

De auteurs analyseren 38 jaar aan uurlijkse, op weer gebaseerde data voor onshore wind, offshore wind en zonne-energie in 34 Europese landen. Zij definiëren een hernieuwbare droogte als een periode waarin de gemiddelde productie onder een gekozen aandeel van de langetermijnnorm blijft — of dat nu voor een dag, een week of zelfs maanden is. In plaats van één willekeurige drempel te kiezen, scannen ze veel verschillende niveaus om alles vast te leggen, van extreme maar korte inzinkingen tot lange, matig zwakke periodes. Deze multi-drempelbenadering onthult een rijk patroon: zongedroogtes clusteren grotendeels in de donkere wintermaanden, terwijl winddroogtes in elk seizoen kunnen voorkomen maar vaak hun piek in de zomer kennen. Sommige gebeurtenissen zijn kort en scherp; andere zijn langdurige, geleidelijke aftakkingen van het aanbod.

Kracht in cijfers: technologieën en landen combineren

Een van de duidelijkste boodschappen van de studie is dat diversiteit helpt. Wanneer wind en zon apart worden beschouwd, kan elk van beide lange en ernstige droogtes ervaren. Maar wanneer de auteurs ze samenvoegen tot één portfolio per land, nemen zowel de langste als de gemiddelde droogtes drastisch af. In balans vermindert het mengen van zonne-energie met onshore en offshore wind de maximale droogtelengte met ongeveer de helft of meer vergeleken met iedere enkele technologie op zichzelf. Zonschommelingen door nacht en seizoen worden vaak opgevuld door wind, terwijl winderige nachten en stormachtige winters lage-zonperiodes kunnen dempen. Spreid je dit idee over grenzen heen, dan wordt het effect nog sterker: als Europa verbonden zou zijn alsof er een perfect, onbelemmerd net bestaat, zou de langste gecombineerde droogte met ongeveer twee derde krimpen vergeleken met individuele landen die alleen opereren.

Extreme gebeurtenissen die opslagbehoeften bepalen

Toch blijven zelfs in zo’n geïdealiseerd, volledig gekoppeld Europa lange zware periodes bestaan. Om de gebeurtenissen te identificeren die het meest van belang zijn voor opslagplanning, introduceren de auteurs een nieuwe maatstaf die zij "droogtemassa" noemen. In plaats van zich op één drempel te richten, stapelt deze maat informatie over vele drempels heen en vangt zowel hoe lang een droge periode duurt als hoe ver de output onder normaal valt. Met deze graadmeter identificeert de studie een "superdroogte" in de winter van 1996/97: een periode van 55 dagen met uitzonderlijk lage gecombineerde wind- en zonneproductie op Europees niveau. Individuele landen doen het nog slechter — Duitsland bijvoorbeeld kent een gebeurtenis van 109 dagen in het midden van de jaren negentig. Belangrijk is dat de productie in deze periodes niet tot nul daalt: in de ergste Europese gebeurtenis leveren hernieuwbare bronnen nog steeds ongeveer 47% van hun langjarige gemiddelde, maar dat tekort houdt lang genoeg aan om langetermijnopslag sterk leeg te trekken.

Waarom eenvoudige drempels en losse jaren misleiden

De studie benadrukt ook hoe gevoelig conclusies zijn voor modelkeuzes. Verander de drempel die een droogte definieert, en het schijnbare "slechtste jaar" of "slechtste evenement" kan omslaan. Lage drempels leggen de nadruk op zeldzame, bijna windstille of zonloze perioden; hogere drempels tonen soepelere maar veel langere periodes van slechts ondergemiddelde productie die even belangrijk kunnen zijn voor opslagplanning. Evenzo vertonen verschillende jaren zeer verschillend droogtegedrag. Sommige winters zijn tamelijk onschuldig, terwijl andere lage hernieuwbare output combineren met hoge vraag naar verwarming. Omdat veel planningsstudies en beleidscenario’s alleen op één of enkele weerjaren vertrouwen, waarschuwen de auteurs dat zij het risico op zeldzame maar systeembepalende droogtes ernstig kunnen onderschatten.

Plannen voor een veerkrachtige hernieuwbare toekomst

Voor niet-experts is de conclusie helder: een hernieuwbaar Europa is haalbaar, maar het moet worden gebouwd om lange periodes met weinig wind en zon te doorstaan. Het combineren van wind en zon binnen landen en het sterker koppelen van landen via transmissie vermindert de ernst en duur van probleemperioden aanzienlijk, maar lost ze niet volledig op. De auteurs betogen dat planners expliciet rekening moeten houden met multiweekse droogtes zoals de gebeurtenis van 1996/97 bij het bepalen van de grootte van langetermijnopslag en andere back-upopties. Zij raden ook aan om vele jaren aan weersdata te gebruiken, langere planningshorizonten die de jaarwisseling kunnen overspannen, en multi-drempelmethoden zoals hun droogtemassa-metriek. Samen kunnen deze stappen helpen waarborgen dat een schoner energiesysteem ook robuust en betrouwbaar is — zelfs wanneer Europa zijn donkerste, stilste dagen kent.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: droogtes van hernieuwbare energie, variabiliteit van wind en zon, energieopslag, Europees elektriciteitssysteem, netwerkaansluiting