1982 eröffnet: Das Energielabor der Universität Oldenburg
Das im März 1982 eröffnete Energielabor bezog seine Energie für Strom, Wärme und Warmwasser aus eigenen PV-Modulen, Sonnenkollektoren, Biogas und einem 25 Meter hohen Windrad. Seine Arbeits- und Seminarräume konnten ganzjährig energieautark betrieben werden.
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Universität Oldenburg / Daniel Schmidt
Mai 1981: „UNI-INFO“ verkündet Bau des Energielabors
Im Mai 1981 kündigte das „UNI-INFO“ der Universität Oldenburg den Bau des Energielabors auf dem naturwissenschaftlichen Campus im Stadtteil Wechloy an. Es galt mit seinem autarken Energieversorgungssystem – ohne Anschluss an das Strom- und Gasnetz – seinerzeit als „Novum in der Bundesrepublik“.
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Universität Oldenburg
Fachlicher Austausch
Im DLR kam es ab dem Jahr 2017 zur Bündelung vorhandener Ressourcen aus dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) und der Universität Oldenburg in der neuen Forschungsgruppe Energiemeteorologie am Institut für Vernetzte Energiesysteme. Durch Veranstaltungsformaten wie den DLR-Workshop „Anwendungsfelder und ökonomischer Nutzen von Kurzzeitvorhersagen“ im Juni 2022 vertiefen die Forschenden den fachlichen Austausch zum Beispiel mit Energiehandel, Anlagen- und Netzbetreibern und Vorhersageanbietern.
Im März 1982 wurde an der Universität Oldenburg das „Energielabor“ eröffnet. Einzigartig in dieser Zeit: Den ganzjährigen energieautarken Betrieb des Neubaus sollten allein PV-Module, Sonnenkollektoren, Biogas und ein 25 Meter hohes Windrad sicherstellen. Dass diese Art der Energieversorgung funktionieren würde, hatte die Arbeitsgruppe „Physik regenerativer Energiequellen“ von Prof. Dr. Joachim Luther vorab in Simulationen berechnet. Und tatsächlich: Die Berechnungen waren korrekt, so dass sich das Team fortan viel grundlegenderen Forschungsfragen widmen konnte: Lassen sich auch großflächigere Energieversorgungssysteme auf Basis regenerativer Energiequellen sicher versorgen? Zum Beispiel ein ganzes Land?
Zunächst lag der Fokus der Oldenburger Energieforschung auf der Vermessung und Modellierung von ausgewählten Komponenten, zum Beispiel von Energiekonvertern und Speichern. Schnell wurde deutlich: Für eine wirklich effiziente Nutzung von erneuerbaren Energien würden perspektivisch hochauflösende Daten zur Wind- und Solarenergie benötigt, die die konventionelle Wettervorhersage nicht liefern konnte. Zudem wuchs der Bedarf an Methoden und Informationen, mit denen sich potenzielle Einflüsse auf fluktuierende Energiequellen beschreiben ließen.
Lösungen sollte das neue Forschungsfeld der Energiemeteorologie erarbeiten, das 1983 Einzug ins Energielabor hielt. Ein erster Arbeitsschwerpunkt war das modellbasierte Füllen von Datenlücken, um großräumige zeitaufgelöste Daten von Wind- und Solarenergieeinflüssen über viele Jahre bereitstellen zu können. Bereits seit 1984 mit dabei: Dr. Detlev Heinemann, der die Energiemeteorologie an der Universität Oldenburg etablierte und von August 2017 bis zu seinem Ruhestand im Oktober 2021 auch die Forschungsgruppe Energiemeteorologie am Institut für Vernetzte Energiesysteme leitete.
Die Kartierung der Welt: Potenzialermittlung für erneuerbare Energien
Parallel zur Oldenburger Energiemeteorologie entwickelten sich Ende der 1990er-Jahre auch am DLR erste Kooperationen mit dem Ziel, Daten für eine effizientere Nutzung von Solar- und Windenergie aufzubereiten. So wurde auf Basis von METEOSAT-Satellitenbildern und geografischen Informationssystemen Kartenmaterial zur Solareinstrahlung in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung für den Mittelmeerraum erstellt. In Kombination mit dem Bewertungssystem STEPS – entwickelt von der DLR-Systemanalyse in Stuttgart – gelang es, exemplarisch für das nördliche Afrika eine qualitative Auswahl geeigneter Standorte für solarthermische Kraftwerke vorzunehmen und die Strahlungsdatenbank SOLEMI aufzubauen.
Diese Arbeiten gaben einen wichtigen Impuls für das Projekt SWERA (Solar and Wind Energy Ressource Assessment) im Rahmen des Umweltprogramms der Vereinten Nationen, das zum Ziel hatte, Informationen über erneuerbare Energieressourcen für Länder und Regionen weltweit bereitzustellen. Die SWERA-Daten sollten weit über das Projektende im Jahr 2011 hinaus als Basis für zahlreiche weitere Atlanten zur Ermittlung von Potenzialen für erneuerbare Energien dienen.
Die erste konkrete Zusammenarbeit zwischen dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum des DLR und der Oldenburger AG Energiemeteorologie thematisierte die zukünftige Datennutzung der neuen MSG-Wettersatelliten („Meteosat Second Generation“). Diese Aktivitäten mündeten im Jahr 2002 in der Bewilligung des ersten gemeinsamen EU-Forschungsprojekts Heliosat-3. Die Möglichkeit zur Weiterführung der Kooperation eröffnete sich durch ein Programm der Helmholtz-Gemeinschaft zur Zusammenarbeit zwischen Forschungsinstituten und Universitäten. Es kam zur Gründung des Projekts „virtuelles Institut für Energiemeteorologie“ (vIEM), in dem die Universität Oldenburg von 2004 bis 2007 mit dem DLR – insbesondere mit dem DFD, der Systemanalyse des Instituts für Technische Thermodynamik und dem Institut für Physik der Atmosphäre – zusammenarbeitete.
An der Schnittstelle zwischen Energiesystemforschung und Meteorologie ging es im vIEM darum, die Verfügbarkeit fluktuierender Energiequellen in verschiedenen zeitlichen und räumlichen Maßstäben zu bewerten, vorherzusagen und zu steuern. Vor allem die Kombination aus Satellitendaten und bodengestützten Messungen lieferte ein umfassendes Bild der statistischen Eigenschaften von solarer Strahlung. Dies bildet bis heute die Basis sowohl für Simulationsmodelle als auch für die Planung und Betriebsführung von Solarenergiesystemen.
Auch wenn die vIEM-Aktivitäten offiziell im Jahr 2008 endeten: Zwischen den Institutionen gab es in den Folgejahren weiterhin einen konstruktiven Austausch. Exemplarisch lassen sich die Aktivitäten am Projekt Heliosat-3 verdeutlichen, das bis 2015 im DLR kontinuierlich fortgeführt wurde. Aus dieser Kooperation entstanden in der Folge wesentliche Beiträge zu den Atmosphären-Services des europäischen Copernicus Dienstes sowie zum heutigen Globalen Atlas der International Renewable Energy Agency (IRENA).
Im Jahr 2009 organisierten die (ehemaligen) vIEM-Mitglieder zudem die 1. Fachtagung Energiemeteorologie. Aus diesem Veranstaltungsformat heraus hat sich später der Fachausschuss Energiemeteorologie in der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft gegründet. Erster Vorsitzender dieses Fachausschusses war Dr. Detlev Heinemann. In diesem Amt folgte ihm ab 2022 Dr. Marion Schroedter-Homscheidt, die heute die Gruppe Energiemeteorologie am Institut für Vernetzte Energiesysteme leitet.
Im Jahr 2017 machten Medienberichte die Zukunft des Oldenburger EWE-Forschungszentrums für Energietechnologie „NEXT ENERGY“ als Teil des neuen DLR-Instituts für Vernetzte Energiesysteme öffentlich. Etwa zeitgleich wurde an der Universität Oldenburg die Auflösung des Forschungsschwerpunktes solare Energiemeteorologie eingeleitet. Vor diesem Hintergrund entwickelte sich aus dem alten vIEM-Netzwerk heraus eine wegweisende Idee: die Bündelung vorhandener Ressourcen aus dem DFD und der Universität Oldenburg in einer Forschungsgruppe Energiemeteorologie am neuen Institut. Dort stieß der Vorschlag auf offene Ohren.
Weil parallel auch die Einbindung der Systemanalyse aus dem Institut für Technische Thermodynamik in das neue Institut vorbereitet wurde, sollte somit bald ein Großteil der vIEM-Beteiligten erstmals unter einem Dach zusammenarbeiten. In diesem Arbeitsumfeld findet heute an den Standorten Stuttgart und Oldenburg eine enge Vernetzung der Forschungsfragen von Systemanalyse und Energiemeteorologie statt.
Die Wurzeln des Instituts für Vernetzte Energiesysteme: Eine Spurensuche in drei Teilen
