Photovoltaic power resource at the Atacama Desert under climate change

The Atacama desert is a region with exceptional conditions for solar power production. However, despite its relevance, the impact of climate change on this resource in this region has barely been studied. Here, we use regional climate models to explore how climate change will affect the photovoltaic solar power resource per square meter ( ) in Atacama. Models project average reductions in of 1.5% and 1.7% under an RCP8.5 scenario, respectively, for 2021-2040 and 2041-2060. Under RCP2.6 and the same periods, reductions range between 1.2% and 0.5%. Also, we study the contribution to future changes in of the downwelling shortwave radiation, air temperature and wind velocity. We find that the contribution from changes in wind velocity is negligible. Future changes of downwelling shortwave radiation, under the RCP8.5 scenario, cause up to 87% of the decrease of for 2021-2040 and 84% for 2041-2060. Rising temperatures due to climate change are responsible for drops in ranging between 13%–19% under RCP2.6 and 14%–16% under RCP8.5.Xunta de Galicia | Ref. ED431C 2021/44Universidad de Vigo/CISUGMinisterio de Ciencia e Innovación | Ref. IJC2020-043745-IMinisterio de Universidade

Environmental and climate services, and transfer of knowledge applied to the renewable energy industry

Los servicios medioambientales abarcan los aspectos en materia medioambiental que afectan al desarrollo de una actividad en el sector público o privado. Estos se centran, sobre todo, en el asesoramiento para implantar modelos de producción que minimicen el impacto medioambiental de sus actividades y servicios. Los servicios climáticos están incluidos en los medioambientales y constituyen un elemento esencial para adaptarse a la variabilidad del clima y al cambio climático. En el desarrollo de los servicios medioambientales y climáticos la transferencia de conocimiento juega un papel clave en el desarrollo de los mismos. En esta tesis doctoral se propone profundizar en el conocimiento sobre la aplicación práctica de los servicios climáticos y medioambientales mediante la transferencia de conocimiento entre la academia y el sector privado en el área de la producción energética renovable, uno de los sectores con mayor impulso en la actualidad debido a la necesaria descarbonización del sector energético. La aplicación de los servicios climáticos y medioambientales desarrollada a lo largo de la tesis se centra por un lado en la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero asociada a la producción de energía y, por otro, en la adaptación al cambio climático en las infraestructuras y a los cambios en la producción energética. Esta tesis se desarrolla con tres casos de estudio prácticos que ponen el foco en las energías renovables con mayor producción y potencial: eólica, hidráulica y solar. Además, durante la realización de la tesis, se han realizado dos informes de carácter confidencial para Naturgy y Accciona Energía. En el sector de la energía eólica se obtienen resultados sobre la cuantificación de la transferencia de conocimiento en la predicción de la generación de energía eólica mediante a la realización de una revisión sistemática sobre la predicción estacional de viento en la Península Ibérica y las Islas Canarias. El otro caso de estudio es un análisis del ciclo de vida y coste y beneficio de los diferentes tipos de aceites utilizados en las turbinas eólicas y en las centrales hidráulicas. El tercer caso de estudio analiza el impacto del cambio climático en el recurso disponible para la producción de energía solar. Como resultado se ha concluido que, a pesar del aumento en los últimos años de los servicios medioambientales y climáticos, existe un importante salto aún entre la investigación realizada en la academia y las empresas. Para salvarlo se debe establecer una comunicación constante y directa entre el solicitante y el proveedor de servicios. La realización de un servicio de calidad y adaptado a las necesidades de la empresa ayudará a que se implemente más allá de la simple evaluación teórica y evitará que pueda acabar en desuso por no satisfacer las necesidades de conocimiento del solicitante. Además de ello, por su lado, la academia debe realizar un esfuerzo para adaptar su investigación a las necesidades de conocimiento en materia de servicios climáticos para los diferentes sectores.Os servizos medioambientais abarcan os aspectos en materia ambiental que afectan o desenvolvemento dunha actividade no sector público ou privado. Estes céntranse, sobre todo, no asesoramento para implantar modelos de produción que minimicen o impacto ambiental das súas actividades e servizos. Os servizos climáticos están incluídos nos medioambientais e constitúen un elemento esencial para adaptarse á variabilidade do clima e ao cambio climático. No desenvolvemento dos servizos medioambientais e climáticos a transferencia de coñecemento xoga un papel crave no desenvolvemento dos mesmos. Nesta tese doutoral proponse profundar no coñecemento sobre a aplicación práctica dos servizos climáticos e ambientais mediante a transferencia de coñecemento entre a academia e o sector privado na área da produción enerxética renovable, un dos sectores con maior impulso na actualidade debido á necesaria descarbonización do sector enerxético. A aplicación dos servizos climáticos e ambientais desenvolvida ao longo da tese céntrase por unha banda na mitigación das emisións de gases de efecto invernadoiro asociada á produción de enerxía e, por outro, na adaptación ao cambio climático nas infraestruturas e aos cambios na produción enerxética. Esta tese desenvólvese con tres casos de estudo prácticos que poñen o foco nas enerxías renovables con maior produción e potencial: eólica, hidráulica e solar. Ademais, durante a realización da tese, realizáronse dous informes de carácter confidencial para Naturgy e Accciona Enerxía. No sector da enerxía eólica obtéñense resultados sobre a cuantificación da transferencia de coñecemento na predición da xeración de enerxía eólica mediante á realización dunha revisión sistemática sobre a predición estacional de vento na Península Ibérica e as Illas Canarias. O outro caso de estudo é unha análise do ciclo de vida e custo e beneficio dos diferentes tipos de aceites utilizados nas turbinas eólicas e nas centrais hidráulicas. O terceiro caso de estudo analiza o impacto do cambio climático no recurso dispoñible para a produción de enerxía solar. Como resultado concluíuse que, a pesar do aumento nos últimos anos dos servizos ambientais e climáticos, existe un importante salto aínda entre a investigación realizada na academia e as empresas ou institucións públicas. Para salvalo débese establecer unha comunicación constante e directa entre o solicitante e o provedor de servizos. A realización dun servizo de calidade e adaptado ás necesidades da empresa axudará a que se implemente máis aló da simple avaliación teórica e evitará que poida acabar en desuso por non satisfacer as necesidades de coñecemento do solicitante. Ademais diso, polo seu lado, a academia debe realizar un esforzo para adaptar a súa investigación ás necesidades de coñecemento en materia de servizos climáticos para os diferentes sectores.Environmental services cover the environmental aspects that affect the development of an activity in the public or private sector. They focus, above all, on advice for implementing production models that minimize the environmental impact of their activities and services. Climate services are included in environmental services and are an essential element in adapting to climate variability and change. In the development of environmental and climate services, knowledge transfer plays a key role in their development. This doctoral thesis proposes to deepen the knowledge on the practical application of climate and environmental services through knowledge transfer between academia and the private sector in the area of renewable energy production, one of the sectors with the greatest momentum at present due to the necessary decarbonization of the energy sector. The application of climate and environmental services developed throughout the thesis focuses on the one hand on the mitigation of greenhouse gas emissions associated with energy production and, on the other hand, on the adaptation to climate change in infrastructures and changes in energy production. This thesis is developed with three practical case studies that focus on renewable energies with the highest production and potential: wind, hydro and solar. In addition, during the thesis, two confidential reports have been prepared for Naturgy and Accciona Energía. In the wind energy sector, results were obtained on the quantification of knowledge transfer in the prediction of wind energy generation by means of a systematic review of seasonal wind prediction in the Iberian Peninsula and the Canary Islands. The other case study is a life cycle and cost-benefit analysis of the different types of oils used in wind turbines and hydroelectric power plants. The third case study analyzes the impact of climate change on the resource available for solar energy production

Seasonal and subseasonal wind power characterization and forecasting for the Iberian Peninsula and the Canary Islands: a systematic review

Financiado para publicación en acceso aberto: Universidade de Vigo/CISUGRenewable energy has a key role to play in the transition towards a low-carbon society. Despite its importance, relatively little attention has been focused on the crucial impact of weather and climate on energy demand and supply, or the generation or operational planning of renewable technologies. In particular, to improve the operation and longer-term planning of renewables, it is essential to consider seasonal and subseasonal weather forecasting. Unfortunately, reports that focus on these issues are not common in scientific literature. This paper presents a systematic review of the seasonal forecasting of wind and wind power for the Iberian Peninsula and the Canary Islands, a region leading the world in the development of renewable energies (particularly wind) and thus an important illustration in global terms. To this end, we consider the scientific literature published over the last 13 years (2008–2021). An initial search of this literature produced 14,293 documents, but our review suggests that only around 0.2% are actually relevant to our purposes. The results show that the teleconnection patterns (North Atlantic Oscillation [NAO], East Atlantic [EA] and Scandinavian [SCAND]) and the stratosphere are important sources of predictability of winds in the Iberian Peninsula. We conclude that the existing literature in this crucial area is very limited, which points to the need for increased research efforts, that could lead to great returns. Moreover, the approach and methods developed here could be applied to other areas for which systematic reviews might be either useful or necessary.Xunta de Galicia | Ref. D431C 2017/64Ministerio de Economía y Competitividad | Ref. RYC-2013-1456

Environmental and Economic Constraints on the Use of Lubricant Oils for Wind and Hydropower Generation: The Case of NATURGY

Lubricant oil is an essential element in wind and hydropower generation. We present a lifecycle assessment (LCA) of the lubricant oils (mineral, synthetic and biodegradable) used in hydropower and wind power generation. The results are given in terms of energy used, associated emissions and costs. We find that, for the oil turbines and regulation systems considered here, biodegradable oil is a better option in terms of energy and CO2 equivalent emissions than mineral or synthetic oils, from production and recycling through to handling. However, synthetic and mineral oils are better options due to the potential risks associated with the use of biodegradable oil, generally when it comes into contact with water. There are also significant savings to be made in the operation of wind turbines when using an improved type of synthetic oil

Environmental and economic constraints on the use of lubricant oils for wind and hydropower generation: the case of NATURGY

Lubricant oil is an essential element in wind and hydropower generation. We present a lifecycle assessment (LCA) of the lubricant oils (mineral, synthetic and biodegradable) used in hydropower and wind power generation. The results are given in terms of energy used, associated emissions and costs. We find that, for the oil turbines and regulation systems considered here, biodegradable oil is a better option in terms of energy and CO2 equivalent emissions than mineral or synthetic oils, from production and recycling through to handling. However, synthetic and mineral oils are better options due to the potential risks associated with the use of biodegradable oil, generally when it comes into contact with water. There are also significant savings to be made in the operation of wind turbines when using an improved type of synthetic oil.Xunta de Galicia | Ref. D431C 2017/64-GRCMinisterio de Economía y Competitividad | Ref. RYC-2013-1456