Entwicklungsimpulse vom Strom

Der Deutsche Wetterdienst profitiert von den Anforderungen der Energiewende durch eine Verbesserung der Wettervorhersage.

Beispiel eines Vorhersageproduktes, mit dem das Risiko f├╝r das Auftreten von Hochnebel abgesch├Ątzt werden kann. Rote Fl├Ąchen weisen ein hohes Risiko auf, blaue Fl├Ąchen ein geringeres Risiko. Bild: DWD

Beispiel eines Vorhersageproduktes, mit dem das Risiko f├╝r das Auftreten von Hochnebel abgesch├Ątzt werden kann. Rote Fl├Ąchen weisen ein hohes Risiko auf, blaue Fl├Ąchen ein geringeres Risiko. Bild: DWD

In den letzten Jahren hat sich die Energiewende zu einem zentralen Thema f├╝r den Deutschen Wetterdienst (DWD) entwickelt. Wetterprognosen werden genutzt, um die Stromeinspeisung vorherzusagen und so die notwendige Netzsicherheit zu garantieren. Durch dieses neue Aufgabenfeld, das im DWD-Gesetz im Rahmen der Daseinsvorsorge angelegt ist, ergibt sich f├╝r den DWD auch ein wichtiger Impuls f├╝r die Verbesserung der Prognosequalit├Ąt.

Ein erster Schritt zur Erschlie├čung dieses neuen Aufgabenfeldes ist die Beteiligung des DWD an Forschungsprojekten in diesem Themenbereich. Insbesondere in den vom Bundesministerium f├╝r Wirtschaft und Energie gef├Ârderten Projekten EWeLiNE (Erstellung innovativer Wetter- und Leistungsprognosemodelle f├╝r die Netzintegration wetterabh├Ąngiger Energietr├Ąger), ORKA2 (Optimierung von Ensembleprognosen regenerativer Einspeisung f├╝r den K├╝rzestfristbereich am Anwendungsbeispiel der Netzsicherheitsrechnungen und der Strombelastbarkeitsprognosen) und PerduS (Photovoltaikertragsreduktion durch Saharastaub) finden aktuell wesentliche Entwicklungen statt.

EWeLiNE

Das Projekt EWeLiNE wurde entwickelt als Forschungskooperation zwischen dem Fraunhofer-Institut f├╝r Windenergie und Energiesystemtechnik (Fraunhofer-IWES) sowie den drei gro├čen ├ťbertragungsnetzbetreibern in Deutschland: Amprion, Tennet und 50Hertz. ├ťbergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung der Leistungsprognosen von Wind- und PV-Einspeisung sowie die Entwicklung und Umsetzung von zuverl├Ąssigen probabilistischen (wahrscheinlichkeitsorientierten) Vorhersagen.

Im Rahmen des Projektes besch├Ąftigt sich der DWD mit der grunds├Ątzlichen Verbesserung des DWD-Vorhersagesystems, insbesondere bei der Erzeugung von Wind- und Strahlungsvorhersagen. Der Projektpartner Fraunhofer-IWES ist f├╝r die Entwicklung und Bereitstellung optimierter Leistungsprognosemodelle verantwortlich, w├Ąhrend die Industriepartner eine anwendungsorientierte Evaluierung der Ergebnisse garantieren sollen.

Zu Beginn wurden die Bed├╝rfnisse der Anwender hinsichtlich neuer Prognosemodule und der Schwachstellen bisher verf├╝gbarer Prognosesysteme erarbeitet und protokolliert. Diese Anforderungen und die spezifischen Eigenschaften/M├Âglichkeiten der Prognosesysteme bilden die Basis f├╝r die daran anschlie├čenden Optimierungs- und Umsetzungsschritte.

So wurde z.B. analysiert, welche vorherrschenden meteorologischen Bedingungen in Situationen mit gro├čen Leistungsprognosefehlern auftreten. Entsprechend der Ergebnisse werden dann neue Vorhersageprodukte entwickelt, die zum Beispiel das Risiko f├╝r das Auftreten von Hochnebel prognostizieren beziehungsweise spezielle Darstellungen zur Tiefdruckerkennung bereitstellen.

ORKA2: Bessere Ausnutzung von Freileitungen

Analyse der vorherrschenden Wetterbedingungen in Situationen mit gro├čen Fehlern in den Leistungsprognosen f├╝r Windund PV-Anlagen. Datengrundlage sind die 100 Tage mit den gr├Â├čten Fehlern f├╝r Wind in den Jahren 2012 ÔÇô 2014 (links) bzw. 2013 ÔÇô 2014 f├╝r PV (oben). Bild: DWD

Analyse der vorherrschenden Wetterbedingungen in Situationen mit gro├čen Fehlern in den Leistungsprognosen f├╝r Wind und PV-Anlagen. Datengrundlage sind die 100 Tage mit den gr├Â├čten Fehlern f├╝r Wind in den Jahren 2012 ÔÇô 2014 (unten) bzw. 2013 ÔÇô 2014 f├╝r PV (oben). Bild: DWD

Wind- und Solarleistungsvorhersagen werden vorwiegend f├╝r den Stromhandel eingesetzt. ├ťbertragungsnetzbetreiber unterst├╝tzen damit die EEG-Bewirtschaftung, Stromh├Ąndlern nutzen sie f├╝r die Direktvermarktung des EEG-Stroms. Zunehmend werden diese Prognosen jedoch f├╝r die Gew├Ąhrleistung der Netzsicherheit auf den verschiedenen Spannungsebenen ben├Âtigt. ÔÇ×Die Prognosen sind f├╝r diese Anwendung derzeit aber noch nicht optimiertÔÇť, sagt Renate Hagedorn vom DWD. Diese Anforderung ist Gegenstand von dem Projekt ORKA2, das nahtlos an das bereits abgeschlossene Projekt ORKA aufbaut. Ziel ist es, die Netzbetriebsf├╝hrung (vor allem bei Freileitungen) zu verbessern. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Anwendungsbereich der kurzfristigen Strombelastbarkeitsprognosen f├╝r Freileitungen, bei dem die maximale Stromst├Ąrke des Leiterseils berechnet wird. So soll die Aufnahme von Strom aus erneuerbaren Quellen durch die bestehende Netzinfrastruktur verbessert werden. Dazu werden sowohl die Wettervorhersagen des DWD als auch die Einspeise- Prognosen der Erneuerbaren verbessert. Die Umsetzung erfolgt dabei in enger Zusammenarbeit zwischen dem meteorologischen Dienstleister energy und meteo systems aus Oldenburg, dem Deutschen Wetterdienst sowie den Netzbetreibern 50 Hertz Transmission (├ťbertragungsnetz) und Th├╝ringer Energienetze (Verteilnetz).

PerduS

Auch der Saharastaub beeinflusst den Stromertrag von Photovoltaikanlagen. Dieser mineralische Staub gelangt regelm├Ą├čig aus der Sahararegion nach Europa und d├Ąmpft durch eine teilweise stark erh├Âhte atmosph├Ąrische Tr├╝bung die Sonneneinstrahlung Zudem bedeckt die Staubablagerung auch in der Folge die PV-Module und mindert die Leistung. Experten gehen von bis zu 20 Prozent Einbu├čen aus. Bisher wird der Saharastaub jedoch weder in der operationellen Wettervorhersage noch in den darauf aufbauenden PV-Leistungsprognosen ber├╝cksichtigt. Dies ist nun das Kernziel des Projektes PerduS, bei dem alle f├╝r die Prognose notwendigen Komponenten zusammengef├╝hrt werden. Dazu wird das numerische Wettervorhersagemodell ICON des DWD in Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut f├╝r Technologie (KIT) um eine verbesserte Ausbreitungsprognose von W├╝stenstaub erweitert. Das neue Vorhersagesystem ICON-ART soll zuk├╝nftig parallel zur ├╝blichen numerischen Wettervorhersage eingesetzt werden. ART steht f├╝r Aerosols and Reactive Trace Gases. Das Modell erlaubt es, die Ausbreitung von Partikeln wie Mineralstaub und Seesalz und deren Wechselwirkungen mit Wolken zu simulieren und wurde bereits zur Simulation der Ausbreitung von Aschepartikeln nach Vulkanausbr├╝chen genutzt.

www.dwd.de