Strom

Projekt Permastrom für exaktere PV-Prognosen

In einem neuen Forschungsprojekt werden die Auswirkungen von Aerosolen auf den Solarstromertrag von Photovoltaikanlagen untersucht. Dies soll die Ertragsprognosen verbessern und auch Netzbetreibern zugute kommen.
14.07.2020

In einem neuen Forschungsprojekt wird die Auswirkung von Aerosolpartikeln auf die Wolkenbildung modelliert, um die Ertragsprognosen für Photovoltaikanlagen zu optimieren, was auch dem Netzmanagement hilft.

Hoch oben in der Atmosphäre führen kleinste Partikel zur Bildung von Wolken. Tragen Luftströmungen Saharasand nach Europa, wirkt sich das auch auf unser Wetter aus. Im Forschungsprojekt "Photovoltaik-Ertragsprognose zum besseren Management des Einflusses des atmosphärischen Aerosols auf die Stromnetze in Deutschland und Europa" (Permastrom) untersucht ein Forscherteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammen mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und dem Solarenergie-Dienstleister Meteocontrol, wie sich solche Ereignisse besser in Wettervorhersagen berücksichtigen lassen.

Die Erkenntnisse sollen helfen, genauere Ertragsprognosen für Photovoltaikanlagen zu erstellen, heißt es in einer Pressemitteilung des KIT vom heutigen Dienstag. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt mit 2,5 Millionen Euro.

Exakte Wetterprognose optimiert Management der Stromnetze

Eine möglichst genaue Wettervorhersage hilft nicht nur, den Ausflug am Wochenende zu planen, sie ist auch für das Management der Stromnetze entscheidend. Denn auf die Vorhersage der Sonneneinstrahlung bauen Ertragsprognosen für Photovoltaikanlagen auf. Großflächige Waldbrände oder der episodenhafte Transport von Saharastaub nach Europa können jedoch an einzelnen Tagen zu deutlichen Fehlvorhersagen der solaren Einstrahlung führen. Mit Asche, Staub und Sandkörnern gelangen winzige Partikel in die Atmosphäre, die zur Wolkenbildung beitragen. Lägen die Photovoltaik-Ertragsprognosen falsch, müsse die fehlende Energie kurzfristig anderweitig bereitgestellt werden, heißt es in der Pressemitteilung des KIT.

"Für die Untersuchungen nutzen wir sowohl Messdaten von Wetterstationen als auch Satellitendaten", sagt Bernhard Vogel, Leiter der Gruppe "Spurenstoffmodellierung und Klimaprozesse"am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Troposphärenforschung des KIT. Diese Daten werden in einem erweiterten numerischen Wettervorhersagesystem verarbeitet, das speziell für diese Anwendung vom DWD betrieben wird.

Wirkung der Aerosolpartikel auf die Wolkenbildung modellieren

Im Vorgängerprojekt Perdus wurde bereits der Transport von Saharastaub nach Deutschland untersucht und die Vorhersagen diesbezüglich verbessert. Das, so die Experten, reiche jedoch noch nicht aus. Es sei sowohl notwendig, weitere Aerosolarten zu berücksichtigen, wie beispielsweise Ruß und Staub, der durch Waldbrände entsteht, als auch die Wirkung dieser Aerosolpartikel auf die Wolkenbildung zu modellieren und vorherzusagen. "Insbesondere Letzteres ist immer noch eine Herausforderung, da die Prozesse in Wolken und deren Wechselwirkung mit Aerosolpartikeln noch nicht vollständig verstanden sind", sagt Axel Seifert vom DWD laut der Pressemitteilung.

Durch die Kombination von Beobachtungsdaten und einer verbesserten, physikalisch-basierten Modellierung mit dem Modellsystem ICON-ART erhoffen sich die Wissenschaftler Fortschritte beim Verständnis dieser Zusammenhänge und eine konkrete Verbesserung der täglichen Wettervorhersagen. So könne auch geklärt werden, ob Wolken während eines Saharastaub-Ereignisses tatsächlich anders seien und falls ja, ob dieser Unterschied auf die Aerosolpartikel selbst zurückgeführt werden könne.

Brücke zwischen Forschung und Anwendung im Stromnetz

Im Rahmen von Permastrom entwickelt die Meteocontrol das Vorhersagesystem unter Berücksichtigung der Netzbetreiber-Anforderungen weiter. Damit können die Forschungsergebnisse in Form neuer Prognose-Modelle in Zukunft von den Stromnetzbetreibern eingesetzt werden, heißt es in der Pressemitteilung.

Um zu gewährleisten, dass die Nutzer der neuen, speziell auf die Energiemeteorologie optimierten Vorhersagen bereits frühzeitig in die Entwicklung eingebunden seien, werde das Projekt von den assoziierten Partnern Amprion, 50Hertz und EnBW begleitet und unterstützt. (hcn)