Renewable Energy and Energy Innovations: Examining Relationships Using Markov Switching Regression Model

Abstract

Прискорення розбудови нової енергетичної інфраструктури в країнах ЄС на базі відновлюваних джерел енергії є необхідною умовою цільового скорочення викидів парникових газів та збільшення обсягу виробництва енергії з відновлюваних джерел. У цій статті виконано огляд актуальних питань розвитку сфери відновлюваної енергетики та дослідження енергетичних інновацій у межах європейської енергетичної політики. Результативність генерації енергії з відновлюваних ресурсів, адаптації енергетичних інновацій може обмежуватися викликами забезпечення гнучкості панєвропейської енергетичної системи, оскільки розвиток систем акумулювання енергії, технологій реагування на попит відбувається значно повільніше, ніж розвиток відновлюваної енергетики. Тому основною метою дослідження було пояснення засобами математичного моделювання детермінованості варіації виробництва електроенергії в ЄС27 за рахунок предикторів чистої генерації електроенергії з окремих видів відновлюваних ресурсів за 2017-2020 роки. Для виявлення ефектів розгортання інновацій у сфері відновлюваної енергетики в ЄС27 була обрана регресійна модель перемикання Маркова для трьох режимів, що складалася з обраних предикторів чистої генерації енергії з відновлюваних джерел (гідро, геотермальної, вітра та сонця). Для проведення даного дослідження застосовувався інструментарій statsmodels v0.13.2 у середовищі Python 3.10.5. Рівень варіації між загальним обсягом виробництвом електроенергії та обсягами чистої генерації електроенергії в ЄС27 не є постійними та залежать від режиму виробництва електроенергії. Тобто існує асиметрія взаємозв’язку між цими параметрами. Результати також свідчать про те, що коли коефіцієнт виробництва електроенергії в ЄС27 є помірний, коефіцієнт чистої генерації енергії вітру не є значущим. І для всіх трьох режимів є значущим негативний зв'язок між чистою генерацією енергії сонця та виробництвом електроенергії в ЄС.

Accelerating the development of new energy infrastructure in the EU based on renewable energy sources is necessary for the targeted reduction of greenhouse gas emissions and increase in energy production from renewable sources. This article reviews current renewable energy development issues and research on energy innovations within the European energy policy. The effectiveness of energy generation from renewable resources and adaptation of energy innovations may be limited to the challenges of ensuring the flexibility of the pan-European energy system, as the development of energy storage systems and technologies to respond to demand is much slower than the development of renewable energy. Therefore, the study's primary purpose was to explain by mathematical modelling the determinism of variation in electricity production in the EU27 due to predictors of net electricity generation from certain types of renewable resources for 2017-2020. To identify the effects of the deployment of renewable energy in the EU27, a regression model of Markov switching for three regimes was chosen, consisting of selected predictors of clean energy generation from renewable sources (hydro, geothermal, wind, and solar). The statsmodels v0.13.2 toolkit in Python 3.10.5 was used to conduct this study. The variation between total electricity production and net electricity generation in the EU27 is not constant and depends on the mode of electricity production. That is, there is an asymmetry in the relationship between these parameters. The results also show that when the electricity generation rate in the EU27 is moderate, the net wind energy generation rate is not significant. Furthermore, the negative link between clean solar energy generation and electricity production in the EU is significant for all three regimes.