Das Wolkenkamera-Netzwerk Eye2Sky
Im Nordwesten Deutschlands zwischen Oldenburg, Nordseeküste und niederländischer Grenze betreibt das Institut für Vernetzte Energiesysteme das in seiner Form einzigartige Wolkenkamera-Netzwerk Eye2Sky. Das Netzwerk wird nach Abschluss des Aufbaus aus 37 Stationen bestehen, von denen derzeit bereits 28 im Betrieb sind (Stand 06/2021). Das Herzstück jeder Station bildet eine Wolkenkamera, auch All-Sky-Imager (ASI) genannt. Dies ist eine handelsübliche Webcam mit Fischaugenobjektiv ergänzt um ein Lüftungs- und Heizsystem, das eine optimale Bildqualität auch bei schlechtem Wetter gewährleistet. Ein Drittel der Stationen sind mit einem sogenannten „rotating shadowband irradiometer“ (RSI, siehe Foto) und weiteren Strahlungssensoren und meteorologischen Sensoren für z. B. Temperatur und Luftfeuchtigkeit ausgestattet.
Das RSI erlaubt die Messung verschiedener Komponenten der Solarstrahlung (global, diffus, direkt, 30° geneigt) im Sekundentakt. An zwei Standorten des Netzwerks stehen zusätzlich sogenannte Ceilometer, die die Wolkenhöhe mittels Laser ermitteln. Das gesamte Netzwerk erstreckt sich über eine Fläche von 110x100 km. Die Stationsdichte ist im ländlichen Bereich westlich von Oldenburg eher gering, während sie im Oldenburger Stadtgebiet mit 14 Stationen deutlich größer ist. Die hohe Dichte erlaubt die Beobachtung der Bewölkung mit mehreren Kameras aus verschiedenen Perspektiven. Hierdurch können besonders genaue Solarstrahlungsvorhersagen für das Stadtgebiet erzeugt werden.
Mithilfe des im DLR-Institut für Solarforschung in Almería entwickelten WOBAS-Algorithmus können aus den gesammelten Daten der Kameras und Messstationen sehr genaue Kurzfrist-Solarstrahlungsvorhersagen ermittelt werden (siehe ASI-Video aller aktiven Kameras). So ist im Gegensatz zur Vorhersage per Satellit eine räumliche Auflösung von 50 Metern und eine zeitliche Auflösung von 30 Sekunden möglich.
Die Kameras weisen eine begrenzte und mit der Wolkenhöhe variierende Reichweite auf. Hierdurch sind aktuell Vorhersagen bis ca. 1 Stunde im Voraus möglich. Die limitierte Reichweite aber hohe Auflösung legen nahe, die Vorhersage aus dem Wolkenkameranetzwerk mit einer Satellitenvorhersage für die Kurzfristvorhersage und/oder einer numerischen Wettervorhersage zu kombinieren. So können, wie bereits aktuell im europäischen Forschungsprojekt Smart4RES sowie im Forschungsprojekt HyForPV, die Vorteile der verschiedenen Systeme ausgeschöpft werden.
Abbildung 3: Eye2Sky-Karte - Stand 27.01.2021
Die hochaufgelöste Solarstrahlungsvorhersage erlaubt präzise Aussagen über die Solarstrahlungsintensität auf „Straßen- oder Quartiersniveau“. So lässt sich beispielsweise die Bewegung einer größeren Wolke über der Stadt Oldenburg und deren Auswirkung auf die Einspeisung von Solarstrom in das lokale Stromnetz bestimmen und vorhersagen.
Bei Interesse am Wolkenkameranetzwerk sowie an Beispieldaten sprechen Sie gerne direkt den zuständigen Projektleiter an. Daten werden wenn möglich gerne zur Verfügung gestellt.
Video 2: Links: Zusammenschnitt der verschiedenen Kamerabilder nach erfolgter geometrischer Umwandlung der Kamerabilder; Rechts: Vorhersage der globalen horizontalen Strahlung für den Zeitraum; Zeitraum des Videos: 05.06.2020 10:15 – 11:00