Forschungsprojekt In2Action

Insight, Information, Action – Nowcasting des Wetters zur Verbesserung der Betriebssicherheit

Mit zunehmender Automatisierung und Vernetzung in Systemen, zum Beispiel zur Flugroutenfestlegung oder im Betrieb von Stromnetzen, gewinnt die zuverlässige Prognose von Wetter- und Weltraumwetterereignissen an Bedeutung. Besonders kritische Ereignisse wie etwa Windböen im Zusammenhang mit aufziehenden Gewittern können durch hochpräzise Kurzfristprognosen – sogenanntes Nowcasting – im Voraus erkannt werden. Optimalerweise kann auf die veränderten Gegebenheiten reagiert werden, sodass Betriebsbeeinträchtigungen vermieden werden. Vor diesem Hintergrund hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt das Projekt In2Action ins Leben gerufen. Das Ziel ist es, verlässliche Nowcasting-Systeme zu entwickeln, sie durch neue Methoden zu verbessern und deren möglichen Einsatz in fünf verschiedenen Anwendungen zu demonstrieren.

Forschungsprojekt In2Action

 

Laufzeit

Januar 2025 bis Dezember 2027

Förderung durch

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Projektbeteiligte

  • Institut für Vernetzte Energiesysteme
  • Institut für Aeroelastik
  • Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum (DFD)
  • Institut für Datenwissenschaften
  • Institut für Flugführung
  • Institut für Flugsystemtechnik
  • Galileo Kompetenzzentrum
  • Institut für KI-Sicherheit
  • Institut für Kommunikation und Navigation
  • Institut für Luftverkehr
  • Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin
  • Institut für Methodik der Fernerkundung
  • Institut für Physik der Atmosphäre
  • Raumflugbetrieb und Astronautentraining
  • Kompetenzzentrum für Reaktionsschnelle Satellitenverbringung
  • Institut für Solarforschung
  • Institut für Solar-Terrestrische Physik
  • Institut für Verkehrssystemtechnik

Das Forschungsprojekt In2Action setzt auf die Aufbereitung des physikalischen Verständnisses von Wetter und Weltraumwetter, um Kurzfristvorhersagen kleinskaliger Phänomene zu generieren. Methodische Ketten zum Nowcasting signifikanter Wetter- und Weltraumwetterereignisse im Minuten- bis Stunden-Bereich, basierend auf modernen Wettermodellen, Satellitendaten und Entwicklungen künstlicher Intelligenz, sollen genutzt und weiterentwickelt werden. Die in In2Action entwickelten Nowcasting-Prozesse werden in betriebskritischen Situationen eingesetzt, um deren Nutzen für die Anwendungen zu demonstrieren. Solche Demonstratoren werden für die Themengebiete Luftfahrt, Raumfahrt, Sicherheit, Energie und Verkehr entwickelt, also überall dort, wo extreme Wetterereignisse zu Problemen führen können.

Das Institut für Vernetzte Energiesysteme befasst sich im Rahmen des Projekts In2Action mit der Entwicklung von Nowcasting für Solarstrahlung auf Grundlage von Satellitendaten und Sky-Camera-Informationen sowie der Kombination dieses Solarnowcasts mit Windnowcasts für den veränderten Betrieb von Stromnetzen. Als Beispielstandort wird der Nowcast am Forschungswindpark WiValdi in Krummendeich realisiert. Dort werden im Projektverlauf zwei Stationen des Wolkenkamera-Netzwerkes Eye2Sky installiert. Ziel ist es, das Nowcasting zur Erzeugungsprognose und Früherkennung potenziell kritischer Zustände einzusetzen, die durch abrupte Strahlungseinbrüche oder Windböen zu herausfordernden Situationen im Stromnetz führen könnten. Mit Hilfe einer Simulation des Einsatzes des kombinierten Nowcasts im Netzbetrieb soll der Mehrwert des Nowcasts zu klassischen Prognosen evaluiert werden. Im Projekt In2Action wird zudem eine Datenbank mit energiewirtschaftlich relevanten Wetterlagen aufgebaut.

Mehr Informationen:

Abteilungen, Forschungsgruppen und Handlungsfelder mit Bezug zum Projekt In2Action:

Abteilung

Energiesystemtechnologie

Die Abteilung Energiesystemtechnologie fokussiert sich auf die Interaktion zwischen systemrelevanten Technologien innerhalb dezentraler vernetzter Strukturen, insbesondere auf der Nieder- und Mittelspannungsebene.

Abteilung

Energiesystemanalyse

Die Abteilung Energiesystemanalyse generiert systemanalytisches Wissen, welches wir sektorenübergreifend bis hin zur globalen Ebene und basierend zum Teil auf eigenentwickelten Methoden und Modellierungstools bereitstellen.

Forschungsgruppe

Flexibilitäten und Systemdienstleistungen

Die Forschungsgruppe Flexibilitäten und Systemdienstleistungen befasst sich mit der Frage, welche Werkzeuge, Betriebsführungsstrategien und zusätzliche Infrastrukturen erforderlich sind, um Stromnetze stabil, zuverlässig und robust betreiben zu können.

Forschungsgruppe

Energiemeteorologie

Die Forschungsgruppe Energiemeteorologie analysiert, wie sich verschiedene Beobachtungssysteme und numerische Modelle methodisch optimieren lassen. Dazu betreiben wir eigene Messnetze zur boden- und satellitengestützten Erhebung energiemeteorologischer Daten, um optimale Informationen für die Energieversorgung bereitzustellen.

Handlungsfeld

Netzmanagement: Strom-, Gas- und Wärmenetze

Damit Energie nicht nur bilanziell, sondern auch real zur richtigen Zeit am richtigen Ort zur Verfügung steht, müssen Strom- und Gasnetze im Hinblick auf kommende Herausforderungen analysiert, in ihrer Betriebsführung angepasst, infrastrukturell modernisiert und teilweise erweitert werden.

Handlungsfeld

Ausgleich von Energieangebot und Energienachfrage

Die Gleichzeitigkeit von Stromerzeugung und -verbrauch ist die Basis für ein stabiles Energiesystem. Weil die dominierenden erneuerbaren Energien im Stromsystem jedoch stark wetterabhängig – und damit nicht zeitunabhängig verfügbar – sind, müssen wir gänzlich neue Konzepte der Systemregelung entwickeln, um Bedarf und Verfügbarkeit in Einklang zu bringen.

Kontakt

Flexibilitäten und Systemdienstleistungen

Forschungsgruppe
Institut für Vernetzte Energiesysteme

Energiemeteorologie

Forschungsgruppe
Institut für Vernetzte Energiesysteme