อาจารย์วิทยาลัยเทคนิคตั้งใจใช้ข้อมูลสถานีตรวจอากาศเพื่อคาดการณ์ความพร้อมของพลังงานแสงอาทิตย์

ข้อมูลสภาพอากาศช่วยให้นักพยากรณ์อากาศคาดการณ์เมฆ ฝน และพายุมานานแล้ว ลิซ่า โบซแมน จากสถาบันโพลีเทคนิคเพอร์ดู ต้องการเปลี่ยนแปลงข้อมูลนี้ เพื่อให้เจ้าของสาธารณูปโภคและระบบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถคาดการณ์ได้ว่าแสงอาทิตย์จะปรากฏเมื่อใดและที่ใด ซึ่งจะส่งผลให้การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้น
“ไม่ใช่แค่ท้องฟ้าจะสดใสแค่ไหน” โบสแมน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ผู้สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกสาขาวิศวกรรมอุตสาหการกล่าว “แต่ยังเกี่ยวกับการกำหนดปริมาณการผลิตและการใช้ไฟฟ้าด้วย”
โบซแมนกำลังวิจัยวิธีการผสานข้อมูลสภาพอากาศเข้ากับชุดข้อมูลสาธารณะอื่นๆ เพื่อปรับปรุงการตอบสนองและประสิทธิภาพของโครงข่ายไฟฟ้าแห่งชาติ โดยการคาดการณ์การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น บริษัทสาธารณูปโภคมักเผชิญกับความท้าทายในการตอบสนองความต้องการในช่วงฤดูร้อนที่ร้อนอบอ้าวและฤดูหนาวที่หนาวจัด
“ปัจจุบันมีแบบจำลองการพยากรณ์และการปรับประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์ที่จำกัดสำหรับหน่วยงานสาธารณูปโภคเกี่ยวกับผลกระทบรายวันของพลังงานแสงอาทิตย์ต่อโครงข่ายไฟฟ้า” โบซแมนกล่าว “เราหวังว่าการกำหนดวิธีการใช้ข้อมูลที่มีอยู่เพื่อประเมินการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์จะช่วยโครงข่ายไฟฟ้าได้ ผู้มีอำนาจตัดสินใจด้านการจัดการจะสามารถจัดการสภาพอากาศที่รุนแรง รวมถึงช่วงที่การใช้พลังงานสูงสุดและต่ำสุดได้ดีขึ้น”
หน่วยงานรัฐบาล สนามบิน และสถานีโทรทัศน์ต่าง ๆ คอยติดตามสภาพอากาศแบบเรียลไทม์ ข้อมูลสภาพอากาศปัจจุบันยังถูกเก็บรวบรวมโดยบุคคลทั่วไปโดยใช้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตที่ติดตั้งอยู่ในบ้าน นอกจากนี้ ข้อมูลยังถูกเก็บรวบรวมโดยดาวเทียมของ NOAA (องค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ) และ NASA (องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ) ข้อมูลจากสถานีตรวจอากาศต่างๆ เหล่านี้จะถูกนำมารวมกันและเผยแพร่สู่สาธารณะ
กลุ่มวิจัยของโบซแมนกำลังศึกษาวิธีผสมผสานข้อมูลแบบเรียลไทม์เข้ากับข้อมูลสภาพอากาศในอดีตจากห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติ (NREL) ซึ่งเป็นโครงการวิจัยระดับชาติหลักของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ด้านการวิจัยและพัฒนาพลังงานหมุนเวียนและประสิทธิภาพพลังงาน NREL สร้างชุดข้อมูลที่เรียกว่าปีอุตุนิยมวิทยาทั่วไป (TMY) ซึ่งแสดงค่ารังสีดวงอาทิตย์รายชั่วโมงและองค์ประกอบทางอุตุนิยมวิทยาสำหรับปีทั่วไป ข้อมูล TMY NREL สามารถนำมาใช้เพื่อกำหนดสภาพภูมิอากาศทั่วไป ณ สถานที่ใดสถานที่หนึ่งเป็นระยะเวลานาน
ในการสร้างชุดข้อมูล TMY นั้น NREL ได้นำข้อมูลสถานีตรวจอากาศในช่วง 50 ถึง 100 ปีที่ผ่านมา มาคำนวณหาค่าเฉลี่ย และหาเดือนที่ใกล้เคียงกับค่าเฉลี่ยมากที่สุด โบสแมนกล่าว เป้าหมายของการศึกษาคือการนำข้อมูลนี้มารวมกับข้อมูลปัจจุบันจากสถานีตรวจอากาศท้องถิ่นทั่วประเทศ เพื่อคาดการณ์อุณหภูมิและปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ ณ ตำแหน่งเฉพาะเจาะจง โดยไม่คำนึงว่าตำแหน่งเหล่านั้นจะอยู่ใกล้หรือไกลจากแหล่งข้อมูลแบบเรียลไทม์
“เราจะใช้ข้อมูลนี้ในการคำนวณหาผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับระบบส่งไฟฟ้าจากระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบติดตั้งหลังมิเตอร์” โบซแมนกล่าว “หากเราสามารถคาดการณ์การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ในอนาคตอันใกล้ได้ เราก็สามารถช่วยบริษัทสาธารณูปโภคต่างๆ ประเมินได้ว่าพวกเขาจะประสบปัญหาไฟฟ้าขาดแคลนหรือไฟฟ้าเกิน”
แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วระบบสาธารณูปโภคจะใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและพลังงานหมุนเวียนร่วมกันเพื่อผลิตไฟฟ้า แต่เจ้าของบ้านและธุรกิจบางรายก็ผลิตพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมในพื้นที่หลังมิเตอร์ แม้ว่ากฎหมายการวัดสุทธิจะแตกต่างกันไปในแต่ละรัฐ แต่โดยทั่วไปแล้วระบบสาธารณูปโภคจะต้องซื้อไฟฟ้าส่วนเกินที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ของลูกค้า ดังนั้นเมื่อมีพลังงานแสงอาทิตย์ในระบบมากขึ้น งานวิจัยของโบซแมนอาจช่วยให้ระบบสาธารณูปโภคลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลได้เช่นกัน