Caratterizzazione della disponibilità di energie rinnovabili in Europa in termini di pattern di circolazione atmosferica

Anthropogenic global warming poses a threat to the environment. Transitioning to renewable energies, such as photovoltaic and wind energy, can help to mitigate the problem by reducing greenhouse gas emissions. However, renewable energy sources are intermittent and less reliable due to their dependency on atmospheric conditions. For this reason, this study aimed to better understand the relationship between the climate variability and the photovoltaic and wind energy availability in Europe. An additional goal was to examine the complementarity between the two types of renewable energy. To this end, reanalysis data on several atmospheric variables were obtained over a period of 41 years. The photovoltaic and wind energy potentials were calculated and principal component analyses were conducted to extract the main modes of variability of the variables of interest. Correlations and regression maps were then obtained to examine the relationships between the variables. Results showed that the photovoltaic energy availability is increasing in central, northern, and eastern Europe and that both the photovoltaic and the wind energy availabilities display an interannual variability associated with the North Atlantic Oscillation. Finally, a complementarity between photovoltaic and wind energy was found: In some regions, when one type of renewable energy is abundant, the other type is scarce, and vice versa. These findings can inform future research and help guide practical applications such as the prediction of the renewable energy availability in Europe and the installation of renewable energy production, storage, and transportation facilities.

Il riscaldamento globale antropogenico rappresenta una minaccia per l’ambiente. La transizione verso energie rinnovabili, come l’energia fotovoltaica ed eolica, può mitigare il problema riducendo l’emissione dei gas serra. Tuttavia, le sorgenti di energie rinnovabili sono intermittenti e meno affidabili a causa della loro dipendenza dalle condizioni atmosferiche. Pertanto, in questo studio si è cercato di comprendere meglio la relazione tra la variabilità climatica e la disponibilità di energia fotovoltaica ed eolica in Europa. Un ulteriore obiettivo era di esaminare la complementarità tra i due tipi di energia rinnovabile. A tal fine, sono stati ottenuti dati di rianalisi su diverse variabili atmosferiche per un periodo di 41 anni. Sono stati calcolati i potenziali dell’energia fotovoltaica ed eolica e sono state condotte analisi delle componenti principali per estrarre i principali modi di variabilità delle variabili di interesse. Sono state quindi ottenute correlazioni e mappe di regressione per esaminare le relazioni tra le variabili. I risultati hanno mostrato che la disponibilità di energia fotovoltaica è in aumento nell’Europa centrale, settentrionale e orientale, e che sia la disponibilità di energia fotovoltaica che quella eolica mostrano una variabilità interannuale associata alla North Atlantic Oscillation. Infine, è stata riscontrata una complementarietà tra energia fotovoltaica ed eolica: in alcune regioni, quando un tipo di energia rinnovabile è abbondante, l’altro tipo è scarso, e viceversa. Questi risultati possono orientare la ricerca futura e le applicazioni pratiche, come la previsione della disponibilità di energie rinnovabili in Europa e l’installazione di impianti di produzione, stoccaggio e trasporto di energia rinnovabile.