منبع انرژی تناوبی (intermittent energy source) یک منبع انرژی است که با توجه به برخی از عوامل خارج از کنترل مستقیم، به طور مداوم در دسترس نیست. منبع تناوبی ممکن است همانند توان جزر و مدی (tidal power) کاملا قابل پیش‌بینی باشد؛ اما نتواند برای رسیدن به مصرف یک سیستم قدرت اعزام (dispatch) شود.

   استفاده موثر از منابع تناوبی در شبکه برق (powergrid) معمولا به دلیل استفاده از آن‌ها برای جای‌گزینی سوخت‌هایی است که در غیر این صورت توسط نیروگاه‌های غیر تجدیدپذیر (non-renewable power stations) مصرف می‌شود. منابع انرژی تناوبی با ذخیره انرژی (storing energy) به شکل ذخیره‌سازی تلمبه ذخیره‌ای (pumped storage)  تجدیدپذیر، هوای فشرده، یخ یا در باتری (battery)  برای استفاده در هنگام نیاز و یا به عنوان گرمایش الکترودی برای طرح‌های گرمایش مرکزی (district heating) به کار می‌روند.

   ذخیره‌سازی انرژی (energy storage) برای پر کردن کمبود تناوب یا برای موارد اضطراری بخشی از یک منبع انرژی قابل اعتماد است. استفاده از مقدار کم قدرت تناوبی تأثیر کمی در کارکرد شبکه دارد. استفاده از مقدار بیش‌تری از توان تناوبی ممکن است نیاز به ارتقا و یا حتی طراحی مجدد زیرساخت شبکه داشته باشد.

اصطلاحات مربوط به تناوب در منابع انرژی

   چندین واژه کلیدی برای درک موضوع منابع قدرت تناوبی مفید هستند. این واژگان استاندارد نیستند و ممکن است با تغییراتی استفاده شوند. بیش‌تر این اصطلاحات نیز در مورد نیروگاه‌های سنتی اعمال می‌شوند.

تناوب (intermittency): به معنی شرایطی است که یک منبع توان به صورت ناخواسته متوقف و یا از دسترس خارج شود؛ اما تناوب اغلب به صورت مترادف با تغییر پذیری (variability) استفاده می‌شود.

تغییرپذیری (variability): شرایطی است که در آن یک منبع توان تغییرات نامطلوب و یا کنترل نشده‌ای را در خروجی خود نشان می‌دهد.

اعزام‌پذیری (dispatchability) یا مانورپذیری (maneuverability): توانایی یک منبع توان برای افزایش و یا کاهش سریع خروجی بر اساس تقاضا است. این مفهوم با تناوب متفاوت است. مانور پذیری یکی از راه‌های مختلفی است که اوپراتورها خروجی (عرضه) را با تقاضای سیستم تطبیق می‌دهند.

نامی (nominal) یا ظرفیت اسمی (nameplate capacity) یا بیشینه اثر (maximum effect):

به بیشینه خروجی عادی یک منبع تولید اشاره دارد. این متداول‌ترین عدد مورد استفاده و معمولا بر حسب مگاوات (MW) بیان شده است.

فاکتور ظرفیت (capacity factor) یا فاکتور ظرفیت میانگین (average capacity factor) یا ضریب بار (load factor):

میانگین خروجی مورد انتظار از یک ژنراتور، معمولا در یک دوره سالانه است و به صورت درصدی از ظرفیت اسمی یا به صورت اعشاری (به عنوان مثال 30 درصد یا 0.30) بیان می‌شود.

اعتبار ظرفیت (capacity credit): معمولا مقدار خروجی یک منبع توان است که از نظر آماری می‌توان به آن اتکا کرد و به صورت درصد بیان می‌شود.

نفوذ (penetration): مفهومی است که معمولا برای اشاره به مقدار انرژی تولید شده به عنوان درصدی از مصرف سالانه به آن ارجاع می‌شود.

ظرفیت شرکتی (firm capacity): میزان توانی است که ارایه آن می‌تواند به عنوان توان توان پایه (base power) تضمین شود.

ظرفیت غیر شرکتی (non-firm capacity): میزان توان بیش‌تر از ظرفیت شرکتی است که معمولا به قیمت بالاتر در بازار به فروش می‌رسد.

تناوب در انرژی خورشیدی

   تناوب، ذاتا انرژی خورشیدی را تحت تاثیر قرار می‌دهد زیرا تولید برق از منابع خورشیدی به مقدار انرژی نوری در یک مکان و زمان بستگی دارد. خروجی خورشید در طول روز و بر حسب فصل، گرد و غبار، پوشش ابر، سرما یا برف متفاوت است. بسیاری از این عوامل نسبتا قابل پیش‌بینی هستند و برخی از سیستم‌های گرمایش خورشیدی از ذخیره‌سازی حرارت برای تولید برق شبکه برای یک روز کامل استفاده می‌کنند.

تناوب: در صورت عدم وجود یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی (energy storage system) خورشید در شب و یا در آب و هوای بد توان تولید نمی‌کند.

فاکتور ظرفیت: فتو ولتاییک خورشیدی (photovoltaic solar) در ماساچوست 12 تا 15 درصد؛ فتوولتاییک خورشیدی در آریزونا 19 درصد؛ ناودانی سهمی‌گون خورشیدی (solar parabolic trough) گرمایی 56 درصد و برج توان خورشیدی (solar power tower)  به میزان 73 درصد می‌باشد.

تناوب در انرژی بادی

   توان بادی تولیدی یک منبع متغیر است و مقدار برق تولید شده در یک نیروگاه در یک نقطه مشخص در هر زمان با توجه به سرعت باد، دانسیته هوا و مشخصات توربین بادی تعیین می‌شود. اگر سرعت باد خیلی کم (کم‌تر از حدود 2.5 متر بر ثانیه) باشد، توربین‌های بادی قادر به تولید برق نخواهند بود و اگر بیش از حد بالا (بیش از حدود 25 متر بر ثانیه) باشد، برای جلوگیری از آسیب، توربین باید از مدار خارج شود. در حالی که خروجی یک توربین می‌تواند بر حسب سرعت باد محلی به شدت و به سرعت تغییر کند، به دلیل این که توربین‌ها در مناطق وسیع‌تر و وسیع‌تر نصب می‌شوند، توان خروجی متوسط تغییر کم‌تری می‌کند.

تناوب: یک توربین بادی به تنهایی بسیار تناوبی است. بحث‌های تئوری اغلب ادعا می‌کنند که تولید توان کل مزارع بادی در مناطق جغرافیایی متنوع به ندرت متوقف می‌شود؛ با این حال این در تضاد با تغییرپذیری مشاهده شده در کل توان خروجی توربین‌های بادی نصب شده در ایرلند و دانمارک می‌باشد.

فاکتور ظرفیت: نیروی باد به طور معمول دارای عامل ظرفیت 20 تا 40 درصد است.

اعزام‌پذیری: انرژی باد بسیار غیر اعزام‌پذیر است. MISO که در عمل بخش بزرگی از شبکه آمریکا را تشکیل می‌دهد، بیش از 13،000 مگاوات برق بادی را تحت کنترل خود دارد و قادر به مدیریت این مقدار زیاد از انرژی باد به عنوان منابع تناوبی اعزام‌پذیر می‌باشد.

اعتبار ظرفیت: در سطوح پایین نفوذ، اعتبار ظرفیت باد به اندازه فاکتور ظرفیت آن است. با افزایش میزان انرژی بادی بر روی شبکه، درصد اعتبار ظرفیت افت می‌کند.

تغییر پذیری: وابسته به سایت است. نسیم‌های دریایی بسیار ثابت‌تر از نسیم‌های زمینی هستند.

قابلیت اطمینان: یک مزرعه بادی (هر چند بسیار تناوبی) بسیار قابل اعتماد است. به این معنی که خروجی آن در هر زمان در اثر کاهش سرعت باد و یا طوفان (دومی باعث خاموش شدن توربین می‌شود) تنها به صورت تدریجی تغییر خواهد کرد. بعید است که یک مزرعه بادی معمولی در عرض کم‌تر از نیم ساعت به خاموشی برسد؛ در حالی که یک نیروگاه برق با اندازه معادل می‌تواند کاملا ناگهانی و بدون اخطار خاموش شود. خاموشی کلی توربین‌های بادی از طریق پیش‌بینی آب و هوا قابل پیش‌بینی است. زمان در دسترس بودن میانگین یک توربین بادی 98٪ است و هنگامی که یک توربین خراب یا برای تعمیرات خاموش شود، تنها بر درصد کمی از خروجی یک مزرعه بادی بزرگ تاثیر می‌گذارد.