Die Bedeutung der Wettervorhersage bei der Erzeugung erneuerbarer Energie!
Der erneuerbare Anteil in unserem Energiemix nimmt immer weiter zu. Dieser notwendige Schritt rückt auch die Wettervorhersage in den Fokus. Präzise Vorhersagen der zu erwartenden Erträge aus Solar- und Windenergie sind für Netzbetreiber unverzichtbar. Zwei Wetterphänomene stellen sich dabei als besonders herausfordernd dar. Welche das sind, erfahrt ihr im Artikel.
Um den Umschwung von Energie aus fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren Energiequellen zu schaffen, wird überwiegend auf Wind- und Solarenergie gesetzt. Die Wettervorhersage spielt dabei eine zentrale Rolle, nämlich bei der Prognose des Energieertrags aus Solar- und Windenergie.
Das Stromnetz im Balanceakt
Damit wir zuverlässig und ohne Einschränkungen Strom zur Verfügung haben, muss das Stromnetz im stetigen Gleichgewicht zwischen eingespeister Energie und abgenommener Energie sein. Für gewöhnlich wird dieser Balanceakt von der Seite der Abnehmer diktiert und die einzuspeisende Energie passt sich diesem Bedarf an. Komplexe Vorhersagemechanismen prognostizieren dabei den Bedarf an elektrischer Energie abhängig von Jahres- und Tageszeit sowie außergewöhnlichen Ereignissen wie z.B. Thanksgiving, dem Super Bowl oder dem Finale der Fußball-WM.
Der zur Verfügung gestellte Strommix besteht dabei aus verschiedenen Komponenten. Einige davon decken den Grundbedarf und laufen quasi immer durch, andere Komponenten sind flexibler einsetzbar und reagieren auf kurzfristige Änderungen im Bedarf. Mit dem Umstieg auf erneuerbare Energie kommt ein neuer Schwierigkeitsgrad hinzu: Die verfügbare Energie aus Solar und Wind kann nicht beliebig gesteuert werden, sondern unterliegt den atmosphärischen Gegebenheiten. Eine präzise Prognose ist hier also unerlässlich.
Thread: Each week I run a simulation of Australias main electricity grid using rescaled generation data to show that it can get very close to 100% renewable electricity with just 5 hrs of storage (24 GW / 120 GWh)
— David Osmond (@DavidOsmond8) June 21, 2023
Results:
last week: 96.7% RE
last 95 weeks: 99.0% RE (1/4) pic.twitter.com/jTJsOggeq9
Im Großen und Ganzen ist diese Vorhersage auch sehr gut. Kleinräumige Phänomene wie einzelne Wolken oder Gewitter, mit denen auch unsere heutigen Lokalmodelle noch Schwierigkeiten haben, fallen im räumlichen Mittel nicht so stark ins Gewicht.
Nebel und Kaltfronten als große Unsicherheit
Bei der Solarenergie gibt es jedoch eine kritische Komponente der Wettervorhersage, die im Herbst wieder ein Thema wird: Nebel. Schwierig vorherzusagen, kann sehr lokal oder auch sehr großflächig auftreten und vor allem die Auflösung des Nebels kann sehr spontan erfolgen. Die Unsicherheiten in der generierten Solarenergie können hierbei enorm sein und bei Nebelauflösung kann binnen weniger Minuten eine große Menge an zusätzlicher Solarleistung freiwerden.
Auch bei der Windkraft findet sich ein entsprechendes Pendant. Hier sind es Frontalsysteme, meist Kaltfronten, die häufig mit einer Änderung in der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung einhergehen. Vor allem bei großen Windparks mit hoher Leistung ist es essentiell, dass diese sprunghaften Änderungen mit größtmöglicher Genauigkeit vorhersagt werden. Etwaige Ungenauigkeiten können und müssen mit Gaskraftwerken oder Pumpspeicherkraftwerken ausgeglichen werden.