Energiemeteorologie

Die Wetterbedingungen haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von Solarkraftwerken und Solaranlagen. Eine präzise Analyse meteorologischer Parameter und fundierte Vorhersagen spielen dabei eine zentrale Rolle. Die Integration von Wetterdaten in Planung und Betrieb ermöglicht somit eine effiziente Nutzung von Solarenergie.

Das Institut für Solarforschung führt umfassende Analysen durch, um zu verstehen, wie Wetterbedingungen die Leistung von Solarkraftwerken und Solaranlagen beeinflussen. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden Empfehlungen entwickelt, die einen optimalen Betrieb der Anlagen ermöglichen. Die Bewertung meteorologischer Risiken spielt eine entscheidende Rolle, um auch auf extreme Wetterverhältnisse vorbereitet zu sein. Vor allem Solarstrahlungsvorhersagen sind von entscheidender Bedeutung für den Betrieb von Solarkraftwerken, das Netzmanagement und die effiziente Planung des Energieverbrauchs.

Forschungsthemen im Fokus

  • Charakterisierung der Solarstrahlung: Die Genauigkeit der Solarstrahlungsdaten ist entscheidend für die Analyse von Ressourcen, Ertragsprognosen und die Steuerung von Solarkraftwerken. Das Institut entwickelt robuste Messverfahren, um Messfehler zu minimieren.
  • Strahlungsvorhersagen: Mit künstlicher Intelligenz, Wolkenkameras oder Satellitenaufnahmen erstellen die Forschenden zeitlich und räumlich hochaufgelöste Kürzestfristvorhersagen der solaren Einstrahlung. Auch die Kombination der unterschiedlichen Methoden wird erforscht.
  • Verschmutzungsverluste: Schmutz kann den Wirkungsgrad von Solarenergiesystemen erheblich beeinträchtigen. Das Institut erforscht wartungsarme Verschmutzungsmesssysteme, bewertet Standorte hinsichtlich ihrer Verschmutzung und optimiert Reinigungsstrategien mit Verschmutzungsvorhersagen. Dies steigert die Erträge.
  • Windlasten: Starke Winde können Solaranlagen beschädigen. Die Forschenden am Institut charakterisieren Windbedingungen, bestimmen Schwingungen von Kollektoren und leiten Windlasten ab, um die Sicherheit und Effizienz von Solaranlagen zu gewährleisten.
  • Meteorologische Informationen für Agrivoltaik: Die Kombination von landwirtschaftlichen Aktivitäten mit Solarenergiegewinnung bietet ökologische und wirtschaftliche Vorteile. Das Institut misst und modelliert den Effekt von Agrivoltaikanlagen auf das Mikroklima und berücksichtigt dabei Extremwetterereignisse und den Einfluss des Klimawandels.

Standorte und Kooperationen

Die Forschenden des Instituts für Solarforschung betreiben meteorologische Messstationen in Deutschland, Spanien und an mehreren Standorten im Mittleren Osten und in Nordafrika. Die Stationen befinden sich hauptsächlich an den Standorten des Instituts in Köln, Jülich und auf der Plataforma Solar de Almería (PSA) des spanischen Kooperationspartners CIEMAT (METAS, PVot).

Wir kooperieren mit dem DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme zum Vorhersagenetzwerk Eye2Sky und bringen uns in unterschiedliche internationale Programme ein. Besonders relevant sind hier der Photovoltaic Power Systems Task 16 der Internationalen Energieagentur sowie deren SolarPACES Task V und PVPS Task 13.

Die kontinuierliche Forschung und Kooperationen des Instituts für Solarforschung tragen dazu bei, die Herausforderungen im Bereich der Solarenergie zu bewältigen. Präzises meteorologisches Wissen ist nicht nur eine Notwendigkeit für die Forschung, sondern ein Schlüssel zur nachhaltigen Entwicklung und effizienten Nutzung erneuerbarer Energien.

Solarstrahlung

Die Solarstrahlung ist der Schlüsselparameter für Solarkraftwerke, insbesondere in Bezug auf Photovoltaiksysteme. Präzise Messungen und genaue Strahlungsdaten sind daher entscheidend für die Optimierung der Energieerzeugung und die Förderung erneuerbarer Energien.

Nowcasting

Die Nachfrage nach kurzfristigen Vorhersagen (Nowcasts) der Sonneneinstrahlung nimmt zu, insbesondere mit dem wachsenden Beitrag der dezentralen Solarstromerzeugung. Die Nowcasts ermöglichen eine genauere Vorhersage der Solarstromproduktion insbesondere bei wechselhaften Bedingungen.

Verschmutzungsverluste

Das DLR-Institut für Solarforschung entwickelt Methoden, um den Verschmutzungsgrad mit Hilfe von Messsystemen und Modellen zu bestimmen und vorherzusagen. Messungen und Vorhersagen dieser Art sind entscheidend, um festzustellen, wie häufig und auf welche Weise die Kollektoren gereinigt werden sollten, um den maximalen Ertrag zu erzielen.

Kontakt

Dr.-Ing. Peter Heller

Abteilungsleiter Qualifizierung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Solarforschung
Calle Doctor Carracido 44, E-04005 Almería