Die Kraft der Sonne besser nutzen

Sankt Augustin/Kempten – Die Erzeugung von Photovoltaikstrom unterliegt wetterbedingten Schwankungen, deren genaue Vorhersage eine große Herausforderung für den Betrieb der Stromnetze darstellt. Im September wollen Wissenschaftler des Verbundprojekts „MetPVNet“ im Allgäu die Auswirkungen von Wolken auf die Sonneneinstrahlung und die Stromproduktion von Photovoltaikanlagen untersuchen.

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Ziel ist die Entwicklung von neuen, sehr präzisen energiemeteorologischen Methoden und Computermodellen, die eine bessere Vorhersage der Einspeisung aus Photovoltaikanlagen in das Stromnetz erlauben. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Projekt mit rund zwei Millionen Euro. Bis 2050 soll im Rahmen der Energiewende der Anteil der erneuerbaren Energien in Deutschland auf 80 Prozent des Stromverbrauchs ansteigen. „Dies erfordert eine effektivere Anpassung des Managements der Stromnetze an die Wetterabhängigkeit bei der Stromeinspeisung. Insbesondere die dezentrale Einspeisung von Strom aus Photovoltaikanlagen stellt die Betreiber der Verteilnetze vor neue Herausforderungen bei Ausbau und Betrieb der Netze der Zukunft“, erklärt Projektleiterin Prof. Dr. Stefanie Meilinger vom Internationalen Zentrum für Nachhaltige Entwicklung (IZNE) der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS). Wenn es gelänge, die wetterbedingten Schwankungen bei der Stromproduktion in einzelnen Photovoltaik-Anlagen besser vorherzusagen, ließe sich der Ausbau besser planen und der Betrieb könnte optimiert werden.

Im dem disziplinübergreifenden Forschungsprojekt arbeiten Experten aus der Atmosphärenforschung und dem Themenfeld Erneuerbare Energien zusammen. Mit der aktuellen Messkampagne im Allgäu wollen die Projektpartner die Basis schaffen, um zwei wichtige Prozesse besser zu modellieren: zum einen die natürliche Einstrahlung des Sonnenlichts in Abhängigkeit von der Wettersituation und anderseits die Stromerzeugung je nach den technischen Werten der Anlage.

metpvnet_spektrometer_diffusor-eingangsoptik_foto_tritschler_0932.jpg (DE)

Dazu werden zwei Messstationen auf dem Dach der Hochschule Kempten sowie in einem südlich gelegenen Photovoltaik-Park errichtet. Hier kommt umfangreiches Messequipment zum Einsatz: Dazu gehören ein Spektrometer zur Strahlungsmessung, eine Wolkenkamera und ein Suntracker, der sich nach der Sonne ausrichtet und unterschiedliche Vergleichsmessungen vornimmt. So kann die Energieausbeute bei bewölktem Himmel und bei voller Sonneneinstrahlung bestimmt und mit Hilfe von Rechnungen zur Strahlungsübertragung Rückschlüsse gezogen werden, wie stark beispielweise Aerosolpartikel und Wolken die Sonnenenergie dämpfen. Ergänzt werden diese beiden großen Stationen durch rund 20 weitere kleinere Station in Kempten und in einem Gürtel rund um die Stadt. „Wir freuen uns sehr, dass Netzbetreiber, Forschungseinrichtungen und eine Vielzahl an Privatleuten das Projekt unterstützen. Ohne die Nutzung privater Grundstücke für die kleineren Messstationen, wäre das Projekt so nicht umsetzbar“, sagt Professorin Meilinger.

Die Kooperationspartner

Internationales Zentrum für Nachhaltige Entwicklung (IZNE) der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (Projektleitung)
Hans-Ertel-Zentrum für Wetterforschung (HerZ)
und Meteorologisches Institut München (MIM) der Ludwig-Maximilians-Universität München
Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg
Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Leibniz Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR)
egrid applications & consulting GmbH (egrid) aus dem Unternehmensverbund Allgäuer Überlandwerk GmbH

Assoziierter Partner:

BonnNetz GmbH

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Stefanie Meilinger

Professorin für Nachhaltige Technologien, insb. Energieeffizienz und Erneuerbare Energien, Direktorin des Internationalen Zentrums für Nachhaltige Entwicklung (IZNE) und Mitglied des Instituts für Technik, Ressourcen- und Energieeffizienz (TREE), Mitglied des Promotionskollegs NRW , Studiengangleiterin Nachhaltige Ingenieurwissenschaft (NI) , Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation (IWK)

stefanie.meilinger@h-brs.de

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Sankt Augustin

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