Анализ временных рядов с множественными порогами позволяет охарактеризовать засухи переменной возобновляемой энергии в Европе

Почему спокойные, тёмные периоды важны для чистой энергетики

По мере того как Европа стремится заменить ископаемое топливо ветровой и солнечной генерацией, возникает простой, но ключевой вопрос: что происходит в те мрачные зимние недели, когда ветер почти не дует, а солнца мало? Это исследование изучает так называемые «засухи» возобновляемой энергии по всей Европе, выясняя, как часто они происходят, каковы их продолжительность и сила — и что это значит для поддержания электроснабжения в будущем, где большую часть обеспечивают переменные возобновляемые источники.

Тихое небо и тусклые дни на континенте

Авторы анализируют 38 лет погодных почасовых данных для прибрежной и наземной ветровой и солнечной генерации в 34 европейских странах. Они определяют «засуху» возобновляемой энергии как период, когда средняя выработка остаётся ниже выбранной доли долгосрочной нормы — на день, неделю или даже месяцы. Вместо того чтобы выбрать один произвольный порог, они просматривают множество уровней, чтобы охватить как экстремально короткие провалы, так и продолжительные умеренно слабые периоды. Такой подход с множественными порогами выявляет богатую картину: солнечные засухи в основном концентрируются в тёмные зимние месяцы, тогда как ветровые засухи могут происходить в любой сезон, но часто достигают пика летом. Некоторые события коротки и резки; другие представляют собой долгие, постепенные ослабления поставок.

Сила в цифрах: комбинирование технологий и стран

Одна из самых явных мыслей исследования — разнообразие помогает. Если рассматривать ветер и солнце отдельно, каждая технология может испытывать длительные и серьёзные засухи. Но когда авторы объединяют их в единый портфель для каждой страны, и максимальные, и средние по длительности засухи заметно уменьшаются. В среднем смешение солнечной генерации с наземной и прибрежной ветровой сокращает максимальную длину засухи примерно вдвое и более по сравнению с любой отдельной технологией. Ночные и сезонные провалы солнца часто компенсируются ветром, а ветреные ночи и штормовые зимы смягчают периоды с низким солнечным излучением. Распространение этой идеи через границы усиливает эффект: если бы Европа была связана как идеально свободная сеть, самая длинная комбинированная засуха сократилась бы примерно на две трети по сравнению с ситуацией отдельных стран.

Экстремальные события, формирующие потребности в хранении

Тем не менее даже в такой идеализированной, полностью взаимосвязанной Европе остаются длительные тяжёлые периоды. Чтобы выделить события, важные для планирования хранилищ, авторы вводят новую меру, которую называют «масса засухи». Вместо сосредоточения на одном пороге она аккумулирует информацию по многим уровням, учитывая и длительность сухого периода, и насколько глубоко выработка падает ниже нормы. По этому критерию исследование выделяет «суперзасуху» зимой 1996/97 годов: 55‑дневный отрезок необычно низкой комбинированной ветрово‑солнечной выработки на европейском уровне. В отдельных странах было ещё хуже — например, в Германии за середину 1990‑х зафиксировано событие длительностью 109 дней. Важно, что в эти периоды выработка не падает до нуля: в худшем европейском событии возобновляемые источники по‑прежнему дают около 47% своего долгосрочного среднего, но дефицит держится достаточно долго, чтобы серьёзно исчерпать ёмкость долгосрочных хранилищ.

Почему простые пороги и отдельные годы вводят в заблуждение

Исследование также подчёркивает, насколько чувствительны выводы к выбору моделей. Измените порог, определяющий засуху, и кажущийся «худший год» или «худшее событие» может поменяться местами. Низкие пороги выделяют редкие, почти безветренные или безсолнечные отрезки; более высокие пороги показывают более плавные, но гораздо более длительные периоды лишь немного ниже нормы, которые могут быть так же важны для планирования хранилищ. Аналогично, разные годы демонстрируют принципиально различное поведение засух: одни зимы относительно благоприятны, другие сочетает низкая выработка с высоким отопительным спросом. Поскольку многие плановые исследования и сценарии политики опираются на один или несколько погодных годов, авторы предупреждают, что такие подходы могут серьёзно недооценивать риск редких, но определяющих работу системы засух.

Планирование устойчивого возобновляемого будущего

Для неспециалистов вывод прост: возобновляемая Европа реальна, но должна быть построена с учётом длительных периодов слабого ветра и солнца. Комбинирование ветра и солнца внутри стран и усиление связности между странами через передачу значительно сокращают тяжесть и длительность проблемных периодов, но не устраняют их полностью. Авторы утверждают, что планировщикам необходимо явно учитывать много‑недельные засухи, такие как событие 1996/97 годов, при расчёте объёма долгосрочных хранилищ и других резервных опций. Они также рекомендуют использовать многолетние погодные данные, более длительные горизонты планирования, охватывающие переход через Новый год, и многопороговые методы вроде их метрики массы засухи. Вместе эти шаги помогут обеспечить, чтобы более чистая энергетическая система была также надёжно устойчивой — даже в самые тёмные и безветренные дни в Европе.

Цитирование: 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

Ключевые слова: засухи возобновляемой энергии, вариабельность ветра и солнца, энергетическое хранилище, энергетическая система Европы, межсоединение сетей