Dunkelflaute เมื่อลมสงบและแสงแดดหายไป วิกฤตพลังงานหมุนเวียน

ในภาคส่วนของพลังงานหมุนเวียน Dunkelflaute (ภาษาเยอรมัน: dunkelflaute แปลว่า 'ความเงียบสงบที่มืดมิด' หรือ 'ลมสงบในความมืด') คือช่วงเวลาที่แทบไม่มีการผลิตพลังงานจากลมและแสงอาทิตย์ได้เลย เนื่องจากไม่มีทั้งลมและแสงแดด ในทางอุตุนิยมวิทยา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า anticyclonic gloom

อุตุนิยมวิทยา

Dunkelflaute แตกต่างจากระบบความกดอากาศสูงทั่วไปตรงที่ไม่ได้มาพร้อมกับท้องฟ้าที่แจ่มใส แต่กลับมีเมฆปกคลุมหนาแน่น (0.7–0.9) ซึ่งประกอบด้วยเมฆสเตรตัส (stratus), สเตรโตคิวมูลัส (stratocumulus) และหมอก

ปัจจุบันยังไม่มีคำนิยามเชิงปริมาณที่ตกลงกันได้ แต่ Li และคณะ ได้นิยามว่ามันคือช่วงเวลาที่ทั้งพลังงานลมและแสงอาทิตย์ลดลงต่ำกว่า 20% ของกำลังการผลิตในช่วงเวลา 60 นาที โดยเฉพาะเมฆสเตรโตคิวมูลัสระดับต่ำที่มีค่าอัลบีโด (albedo) สูง ซึ่งบางครั้งฐานเมฆอยู่สูงเพียง 400 เมตร สามารถลดการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ได้ถึงครึ่งหนึ่ง

ลักษณะการเกิดในภูมิภาคต่างๆ

• ยุโรปเหนือ: เกิดจากระบบความกดอากาศสูงที่หยุดนิ่ง ซึ่งทำให้ลมสงบอย่างยิ่งและมีเมฆปกคลุมหนาแน่น มักเกิดขึ้น 2–10 ครั้งต่อปี โดยเฉพาะในช่วงเดือนตุลาคมถึงกุมภาพันธ์ โดยปกติจะกินเวลา 50 ถึง 150 ชั่วโมงต่อปี และเหตุการณ์เดียวมักจะยาวนานถึง 24 ชั่วโมง
• ญี่ปุ่น: เกิดขึ้นได้ทั้งในฤดูร้อนและฤดูหนาว โดยในฤดูร้อนเกิดจากแนวปะทะอากาศที่หยุดนิ่งในช่วงต้นฤดูร้อนและฤดูฝน (เรียกว่า Baiu และ Akisame) ส่วนในฤดูหนาวเกิดจากการเข้ามาของไซโคลนชายฝั่งทางตอนใต้

ผลกระทบต่อพลังงานหมุนเวียน

ปรากฏการณ์นี้เป็นปัญหาใหญ่สำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงาน หากมีการพึ่งพาพลังงานหมุนเวียนที่ผันผวน (Variable Renewable Energy - VRE) ในปริมาณมาก โดยเฉพาะพลังงานลมและแสงอาทิตย์ เนื่องจาก Dunkelflaute สามารถเกิดขึ้นพร้อมกันในพื้นที่กว้างขวาง

เพื่อรักษาความมั่นคงทางพลังงานในช่วงเวลาดังกล่าว จึงมีการนำแหล่งพลังงานที่ยืดหยุ่นมาใช้ เช่น การนำเข้าพลังงานจากภูมิภาคอื่น การปรับลดความต้องการใช้ไฟฟ้า หรือการใช้แหล่งพลังงานสำรอง

แนวทางการแก้ไขและทางเลือก

หลายประเทศใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหิน, น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ), พลังงานน้ำ หรือพลังงานนิวเคลียร์ และในบางกรณีใช้การกักเก็บพลังงาน เพื่อป้องกันไฟฟ้าดับ

แนวทางแก้ไขระยะยาวรวมถึงการออกแบบตลาดไฟฟ้าเพื่อจูงใจให้มีการผลิตพลังงานสะอาดที่พร้อมใช้งานเมื่อต้องการ กลุ่มประเทศภายใต้โครงการ Mission Innovation กำลังร่วมมือกันเพื่อแก้ไขปัญหานี้ด้วยวิธีที่สะอาดและคาร์บอนต่ำภายในปี 2030 ซึ่งรวมถึงการศึกษาเรื่องการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (Carbon Capture and Storage) และเศรษฐกิจไฮโดรเจน (Hydrogen Economy)

ภาวะแล้งทางพลังงาน (Power Droughts)

นักวิจัยได้นำคำว่า Variable Renewable Energy Drought (VRE drought) หรือ Power Drought มาใช้ ซึ่งมีความหมายใกล้เคียงกับ Dunkelflaute แต่มีความแตกต่างคือ ภาวะแล้งทางพลังงานสามารถเป็นชุดของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน ซึ่งส่งผลกระทบรุนแรงกว่า และการวางแผนความมั่นคงทางทรัพยากรจึงต้องครอบคลุมระยะเวลาหลายปี

ตัวอย่างเช่น ในช่วงปี 1996–1997 มีเหตุการณ์ VRE drought ที่รุนแรงมาก ซึ่ง Kittel และคณะ เสนอว่าสหภาพยุโรปควรมีการกักเก็บพลังงานเพิ่มเติม 50 ถึง 170 TWh เพื่อรองรับเหตุการณ์ในระดับนี้