Sztuczna inteligencja przewiduje więcej energii słonecznej w Andaluzji do 2100 roku, ale nie jednakowo we wszystkich obszarach
Zespół badaczy z Uniwersytetu w Kordobie opracował model sztucznej inteligencji, który na podstawie danych temperaturowych szacuje, ile energii słonecznej Andaluzja będzie miała do końca stulecia. Jest to badanie łączące klimatologię, energetykę i modele komputerowe w czasie, gdy Hiszpania szybko rozwija odnawialne źródła energii, a południowa część kraju już teraz ma jedne z najkorzystniejszych warunków słonecznych w Europie. Wartość tej pracy polega nie tylko na jej naukowej nowości, lecz także na tym, że próbuje odpowiedzieć na bardzo praktyczne pytanie: gdzie i w jakim stopniu opłaci się planować nowe systemy fotowoltaiczne w nadchodzących dekadach.
Badanie podpisują Juan Antonio Bellido-Jiménez, Javier Estévez i Amanda P. García-Marín, związani z grupą badawczą hydrologii i hydrauliki rolniczej Uniwersytetu w Kordobie. Zgodnie z opublikowaną pracą ich model szacuje dzienne promieniowanie słoneczne, a następnie oblicza tak zwane szczytowe godziny słoneczne, ważny wskaźnik dla sektora fotowoltaicznego, ponieważ umożliwia standaryzowany pomiar rocznie dostępnej energii. W praktyce wskaźnik ten pomaga inwestorom, projektantom i organom publicznym zrozumieć, ile energii panel słoneczny może otrzymać w określonym miejscu i w określonym okresie. Gdy takie szacunki rozszerza się na okres do 2100 roku, powstaje narzędzie, które może wpływać na długoterminowe decyzje dotyczące infrastruktury energetycznej, planowania przestrzennego i dostosowania do zmian klimatu.
Czym są szczytowe godziny słoneczne i dlaczego są ważne
Pojęcie szczytowej godziny słonecznej, znane także jako peak solar hour, jest używane w branży fotowoltaicznej w celu przełożenia promieniowania słonecznego na standardową i porównywalną miarę energii. Jedna szczytowa godzina słoneczna odpowiada promieniowaniu 1.000 watów na metr kwadratowy w ciągu jednej godziny. Nie oznacza to, że Słońce w każdej lokalizacji rzeczywiście świeci z taką samą intensywnością przez cały dzień, lecz że całkowitą ilość dostępnej energii można wyrazić w jednolitym formacie zrozumiałym dla projektantów elektrowni, dystrybutorów energii i administracji publicznej. Właśnie dlatego szacunki szczytowych godzin słonecznych są przydatne przy wyborze lokalizacji elektrowni słonecznych, porównywaniu potencjału produkcyjnego różnych obszarów i ocenie przyszłej wydajności instalacji.
W Andaluzji, regionie, który już dziś ma silną naturalną przewagę dla rozwoju energetyki słonecznej, takie dane są szczególnie ważne. Andaluzyjska Agencja Energetyczna dysponuje już mapami promieniowania słonecznego łączącymi dane satelitarne i terenowe, a europejski system PVGIS Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej służy jako otwarte narzędzie do szacowania promieniowania słonecznego i produkcji systemów fotowoltaicznych w Europie i poza nią. Nowe badanie z Kordoby idzie o krok dalej, ponieważ nie zatrzymuje się na ocenie obecnej sytuacji, lecz próbuje modelować przyszłą dostępność energii słonecznej na podstawie zmiennej, którą stosunkowo łatwo mierzyć i dla której istnieją obszerne historyczne i prognostyczne zbiory danych: temperatury powietrza.
Jak działa model i dlaczego temperatura była wystarczającym punktem wyjścia
Według autorów pracy podstawową ideą było wykorzystanie temperatury jako łatwo dostępnej i szeroko mierzonej zmiennej, z której za pomocą modelu uczenia maszynowego można oszacować promieniowanie słoneczne, a następnie szczytowe godziny słoneczne. Jest to ważne dlatego, że bezpośrednie pomiary promieniowania słonecznego nie są zawsze jednakowo dostępne we wszystkich lokalizacjach, podczas gdy maksymalne i minimalne dobowe temperatury, zakres termiczny i inne pochodne temperatury znacznie częściej stanowią część baz meteorologicznych. Takie podejście otwiera możliwość wykorzystywania podobnych modeli także w obszarach o mniejszych zasobach lub słabszej infrastrukturze do bezpośredniego pomiaru promieniowania.
Badacze porównali cztery modele uczenia maszynowego i kilka konfiguracji danych wejściowych. Testowali różne kombinacje zmiennych temperaturowych, w tym dobowe maksima, minima i amplitudy termiczne, aby sprawdzić, które podejście daje najbardziej wiarygodne wyniki. Najlepszy okazał się model perceptronu wielowarstwowego, czyli MLP, i to w wersji obejmującej największą liczbę zmiennych temperaturowych. W opublikowanej pracy podano również, że wszystkie modele przewyższyły empiryczną metodę Hargreavesa-Samaniego, często stosowaną w szacunkach związanych z obliczeniami klimatycznymi i hydrologicznymi, gdy brakuje bardziej szczegółowych danych.
Ważnym elementem całego podejścia jest także to, że po opracowaniu model nie wymaga specjalistycznej infrastruktury superkomputerowej do codziennego użytkowania. Autorzy podają, że wysiłek obliczeniowy potrzebny do opracowania był znaczny, ale gotowy model można następnie uruchamiać również na standardowym komputerze. Zwiększa to jego praktyczną wartość dla innych grup badawczych, administracji regionalnych i planistów energetycznych.
Sprawdzenie wiarygodności na 122 stacjach meteorologicznych
Aby sprawdzić, czy model rzeczywiście może wiarygodnie przekształcać dane temperaturowe w szacunki promieniowania słonecznego, badacze zwalidowali go na rzeczywistych pomiarach. W tym celu wykorzystali dane ze 122 stacji meteorologicznych w Andaluzji, które w latach 2000–2022 mierzyły promieniowanie słoneczne. Na podstawie porównania wartości oszacowanych i zmierzonych doszli do wniosku, że model działa wystarczająco dobrze, aby można go było zastosować również do przyszłych scenariuszy klimatycznych.
To właśnie ten etap walidacji odróżnia naukowo użyteczną projekcję od czysto teoretycznego założenia. Planowanie energetyczne, zwłaszcza gdy mowa o inwestycjach trwających dekady, nie może opierać się wyłącznie na eleganckim modelu matematycznym. Trzeba wykazać, że szacunki powstałe na podstawie temperatury mają rzeczywiste oparcie w zmierzonych danych o promieniowaniu słonecznym. W tym przypadku badacze twierdzą, że model zdołał odtworzyć wzorce na tyle wiernie, że można za jego pomocą oceniać także przyszłe zmiany przestrzennego rozkładu potencjału słonecznego.
Co projekcje mówią o okresie do końca stulecia
Główny wniosek z badania jest taki, że szczytowe godziny słoneczne rosną w większej części Andaluzji we wszystkich analizowanych scenariuszach klimatycznych. W bardziej umiarkowanym scenariuszu emisji średnie wartości roczne, według pracy, rosną z około 1.850 kilowatogodzin na metr kwadratowy rocznie w okresie 2024–2030 do około 1.950 kilowatogodzin na metr kwadratowy rocznie do 2100 roku. W scenariuszu z wyższymi emisjami wzrost jest wyraźniejszy i przekracza 2.000 kilowatogodzin na metr kwadratowy rocznie. Autorzy stwierdzili przy tym ogólnie pozytywny i statystycznie istotny trend dla większej części Andaluzji.
Taki wynik na pierwszy rzut oka brzmi jak jednoznacznie dobra wiadomość dla energetyki słonecznej, ale badanie otwiera także bardziej złożone pytanie o relację między użytecznym potencjałem energetycznym a ociepleniem klimatu. Wzrost dostępnej energii słonecznej nie zachodzi bowiem w próżni, lecz razem ze wzrostem temperatur i zmianami wzorców klimatycznych. Innymi słowy, te same procesy, które mogą zwiększać dostępną energię słoneczną, jednocześnie niosą szersze ryzyka dla rolnictwa, zasobów wodnych, zdrowia ludności i odporności infrastruktury na fale upałów. Dlatego wyników nie można czytać w izolacji jako prostego komunikatu „więcej słońca, więcej korzyści”, lecz jako część szerszego obrazu klimatycznej transformacji południa Europy.
Nie wszystkie części Andaluzji będą miały ten sam trend
Jednym z ważniejszych szczegółów pracy jest to, że wzrost nie jest przestrzennie równomierny. Chociaż większość Andaluzji wykazuje trend dodatni, niektóre obszary przybrzeżne i części Sierra Nevady notują bardzo słaby wzrost, a miejscami nawet ujemny trend szczytowych godzin słonecznych. Oznacza to, że nawet w regionie często postrzeganym jako jednorodnie „słoneczny” nie ma jednej odpowiedzi na pytanie, gdzie przyszły uzysk słoneczny będzie najlepszy.
Dla planistów i inwestorów jest to wyjątkowo ważny przekaz. Duże średnie regionalne łatwo zamienić w polityczny slogan, ale decyzje o lokalizacji nowych instalacji zapadają na znacznie bardziej szczegółowym poziomie przestrzennym. Obszary przybrzeżne mogą znajdować się pod wpływem odmiennych reżimów zachmurzenia, wilgotności i lokalnej cyrkulacji powietrza, podczas gdy obszary górskie mają własne mikroklimatyczne wzorce. Właśnie dlatego mapa szczytowych godzin słonecznych, opracowana w wysokiej rozdzielczości przestrzennej, może być bardziej użyteczna niż ogólne oceny regionalne, które nie rozróżniają lokalnych specyfik.
Dlaczego to jest ważne właśnie teraz
Ten wynik naukowy pojawia się w momencie, gdy Hiszpania szybko zwiększa moce energii słonecznej i wiatrowej. Zgodnie z danymi Red Eléctrica opublikowanymi w marcu 2026 roku, w 2025 roku uruchomiono niemal 10 nowych gigawatów zainstalowanej mocy wiatrowej i słonecznej fotowoltaicznej, a sama technologia słoneczna fotowoltaiczna wzrosła o 8,8 gigawata. Po uwzględnieniu także autokonsumpcji całkowita moc fotowoltaiczna w kraju zbliżyła się do 50 gigawatów, dzięki czemu energia słoneczna stała się technologią o największym udziale w mocy zainstalowanej hiszpańskiego systemu elektroenergetycznego. Jednocześnie źródła odnawialne, wraz z uwzględnionym wkładem własnej produkcji, stanowiły 56,6 procent produkcji energii elektrycznej.
Taki rozwój nie jest przypadkowy. Zaktualizowany hiszpański Krajowy Zintegrowany Plan Energetyczny i Klimatyczny do 2030 roku wyznacza cel, aby aż 81 procent energii elektrycznej pochodziło ze źródeł odnawialnych. W tym kontekście każda nowa metoda, która pomaga w precyzyjniejszym doborze lokalizacji, lepszym modelowaniu uzysków i skuteczniejszym dostosowaniu sieci do przyszłej produkcji, ma bezpośrednią wartość operacyjną. Andaluzja, ze względu na swoje warunki klimatyczne, dostępność przestrzeni i istniejący rozwój sektora, jest naturalnie jednym z kluczowych obszarów tej transformacji.
Od pracy naukowej do narzędzia dla polityk publicznych i inwestycji
Autorzy pracy twierdzą, że model nie został pomyślany wyłącznie jako eksperyment akademicki, lecz także jako narzędzie otwarte dla innych badaczy i zarządzających. Ta otwartość jest ważna co najmniej z dwóch powodów. Po pierwsze, umożliwia weryfikację i dostosowanie modelu do innych obszarów, co zwiększa wiarygodność naukową i możliwość porównania. Po drugie, ułatwia włączanie wyników do rzeczywistych procesów planowania, od regionalnych strategii energetycznych po lokalne decyzje dotyczące rozwoju infrastruktury.
W praktyce takie projekcje mogłyby być wykorzystywane do porównywania przyszłych parametrów energetycznych różnych lokalizacji, do oceny opłacalności nowych farm słonecznych i do lepszego zrozumienia relacji między klimatem a systemem energetycznym. Mogłyby być także przydatne przy planowaniu wzmocnień sieci, magazynowania energii i inwestycji przemysłowych, które chcą być zlokalizowane blisko przyszłych źródeł odnawialnych. W kraju dążącym do przyspieszenia elektryfikacji transportu, ogrzewania i przemysłu jakość takich przestrzennie szczegółowych szacunków energetycznych staje się kwestią konkurencyjności gospodarczej, a nie tylko naukowej ciekawości.
Czego wyniki nie oznaczają
Ważne jest jednak, aby unikać uproszczeń. Ta praca nie oznacza, że każda inwestycja słoneczna w Andaluzji automatycznie będzie bardziej udana tylko dlatego, że projekcje pokazują wzrost szczytowych godzin słonecznych. Uzysk słoneczny zależy również od szeregu innych czynników: dostępu do sieci, topografii, temperatury modułów, sezonowych wzorców produkcji, regulacji, kosztu kapitału, magazynowania energii, akceptacji społecznej i wpływu na środowisko. Wzrost dostępnej energii słonecznej nie usuwa tych ograniczeń, lecz jedynie poprawia jedną część równania.
Ponadto projekcje do 2100 roku z konieczności niosą pewien poziom niepewności. Zależą one od scenariuszy klimatycznych, jakości danych wejściowych i założeń wbudowanych w modele. Nie umniejsza to ich użyteczności, ale oznacza, że należy je interpretować jako instrument planowania w warunkach niepewności, a nie jako precyzyjną mapę przyszłości do ostatniego miejsca po przecinku. W tym sensie największa wartość pracy może nie tkwić w jednej liczbie, lecz w zdolności do pokazania kierunku zmiany, różnic przestrzennych i względnych przewag poszczególnych obszarów.
Andaluzja jako laboratorium transformacji energetycznej
Andaluzja już od dłuższego czasu profiluje się jako jeden z najważniejszych hiszpańskich obszarów rozwoju energii słonecznej. Instytucje regionalne i krajowe ramy energetyczne od lat rozwijają mapy promieniowania, bazy danych i instrumenty regulacyjne przeznaczone do rozszerzania źródeł odnawialnych. Teraz dołącza do tego warstwa analityki predykcyjnej, która próbuje odpowiedzieć nie tylko na pytanie, ile energii słonecznej region ma dziś, ale także jak ten potencjał może się zmieniać w dekadach przed nami.
Właśnie dlatego praca badaczy z Kordoby wykracza poza wąski temat akademicki. Mówi o sposobie, w jaki zmiany klimatu, polityka energetyczna i rozwój sztucznej inteligencji będą coraz bardziej splatać się w podejmowaniu decyzji publicznych. Dla południowej Hiszpanii może to oznaczać precyzyjniejsze ukierunkowanie inwestycji i skuteczniejsze wykorzystanie naturalnej przewagi, którą już posiada. Jednocześnie przypomina, że wzrost potencjału słonecznego nie jest oddzielony od szerszej rzeczywistości klimatycznej, lecz stanowi jej bezpośrednią część. To właśnie zdolność do odczytywania tych dwóch procesów łącznie określi, na ile transformacja energetyczna będzie zarówno skuteczna, jak i zrównoważona.
Źródła:- ScienceDirect / Applied Energy – streszczenie opublikowanej pracy o projekcji szczytowych godzin słonecznych w południowej Hiszpanii do 2100 roku za pomocą modelu uczenia maszynowego (link)- Red Eléctrica – oficjalny przegląd stanu hiszpańskiego systemu elektroenergetycznego i wzrostu mocy słonecznej fotowoltaicznej w 2025 roku (link)- MITECO / Rząd Hiszpanii – Krajowy Zintegrowany Plan Energetyczny i Klimatyczny 2023–2030 z celem 81 procent odnawialnej energii elektrycznej do 2030 roku (link)- Agencia Andaluza de la Energía – opis regionalnej mapy promieniowania słonecznego dla Andaluzji i metodologicznych podstaw danych (link)- Wspólne Centrum Badawcze Komisji Europejskiej – PVGIS, otwarte europejskie narzędzie do szacowania promieniowania słonecznego i potencjału fotowoltaicznego (link)
Czas utworzenia: 3 godzin temu