Fraunhofer baut Netzwerk mit Messstationen auf 09.08.2021, 09:46 Uhr

Solarstrom: Minutengenaue Messung der Einstrahlbedingungen

Wann steht wo wie viel Sonnenenergie für die Stromerzeugung zur Verfügung? Antworten auf diese Frage liefert ein Projekt des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Das Ziel: eine höhere Netzstabilität.

Größere Transparenz: Die vom Fraunhofer ISE entwickelten Messstationen sollen helfen die aus der Kraft der Sonne gewonnenen Erträge kalkulierbarer zu machen. Foto: Fraunfofer ISE

Größere Transparenz: Die vom Fraunhofer ISE entwickelten Messstationen sollen helfen die aus der Kraft der Sonne gewonnenen Erträge kalkulierbarer zu machen.

Foto: Fraunfofer ISE

Photovoltaik werde 2021 voraussichtlich alleiniger Motor der Energiewende in Deutschland sein, prognostizierte der Bundesverband Solarwirtschaft (BSW) Ende vergangenen Jahres. Dabei stützen sich die Berliner Interessensvertreter der Solarindustrie auf die Prognosen der Übertragungsnetzbetreiber. Diese erwarten für das laufende Jahr einen Nettozuwachs bei der installierten Photovoltaik-Kapazität in Höhe von rund 5,4 Gigawatt. Und dennoch bleibt für ein nachhaltiges Gelingen der Energiewende eine wesentliche Herausforderung ungelöst: Auch mit steigendem Anteil erneuerbarer Energien am deutschen Strommix muss sichergestellt bleiben, dass die Versorgungssicherheit jederzeit gegeben ist. Aktuell werden Bedarfsspitzen durch aus fossilen Energieträgern gewonnenen Strom ausgeglichen. Forschende des Fraunhofer ISE haben jetzt ein Messsystem vorgestellt, das helfen soll Erträge aus erneuerbaren Energien sicherer als bisher vorauszusagen. Getestet wird es in Baden-Württemberg.

40 Messstationen erfassen die Strahlungswerte in Echtzeit im Minutentakt

Gemeinsam mit dem Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW hat das Fraunhofer ISE für das Projekt „PV-Live“ ein Netz aus Messstationen aufgebaut, mit denen die aktuellen Einstrahlungsbedingungen im Netzgebiet im Minutentakt erfasst werden. Diese Daten sind auch für die Forschung der solaren Energiemeteorologie sehr wertvoll. Die Projektpartner stellen die ersten qualitätskontrollierten Datensätze mit Messwerten seit September 2020 öffentlich zur Verfügung. Für „PV-Live“ entwickelte das Forschungsteam eine Messstation, die mit Pyranometern die Globalstrahlung auf der Horizontalen und die Temperatur sowie – mit drei unterschiedlich ausgerichteten Silicium-Referenzzellen – die Strahlung auf geneigten Flächen als Grundlage für simulierte PV-Leistungswerte erfasst. In der Regelzone des baden-württembergischen Übertragungsnetzbetreibers TransnetBW wurden bis März 2019 insgesamt 40 dieser Messstationen in Abständen von 15 bis 35 Kilometern installiert. Die Stationen stehen bei Projektpartnern, Unternehmen und Stadtwerken von baden-württembergischen Städten. Die Strahlungswerte werden von den Messstationen in Echtzeit im Minutentakt gesendet, am Fraunhofer ISE qualitätskontrolliert, in PV-Leistung umgerechnet und TransnetBW zur Verfügung gestellt. Kombiniert werden die erfassten Parameter mit satellitenbasierten Einstrahlungswerten.

Eine weitere Besonderheit von „PV-Live“ ist die gleichzeitige Messung der Solarstrahlung mit verschieden ausgerichteten Sensoren. Während meteorologische Messnetze üblicherweise in der Horizontalen messen, erfassen die geneigten Sensoren die Solarstrahlung so, wie sie in der Praxis auf Solarmodule auftrifft, die auf Dächern oder in Freiflächen-Anlagen installiert sind. Dies ist zum Beispiel für die Entwicklung und Validierung von Modellen für die Strahlung auf Ebene des Solarmoduls relevant.

Einstrahlungs- und Temperaturdaten öffentlich zugänglich

Der Datensatz mit den seit September 2020 minütlich erfassten Messwerten wurde nun veröffentlicht. „Wir sehen die Kooperation von Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft als wichtige Stütze der Energiewende. Dementsprechend stellen wir den neuen hochaufgelösten Datensatz der öffentlichen Forschung der solaren Energiemeteorologie zur Verfügung“, so Dr. Florian Dinger, Referent Sonderaufgaben Algorithmen und Prognosen bei TransnetBW. Vor der Veröffentlichung durchlaufen die Einstrahlungs- und Temperaturdaten ein Qualitätskontrollschema mit speziell für diesen Datensatz angepassten Algorithmen. Die automatisierte Echtzeitdatenverarbeitung und die Qualitätskontrolle wurden gemeinsam mit der Mondas GmbH aufgesetzt, einem Spin-Off des Fraunhofer ISE. Die Messdaten werden weiterhin erhoben und geprüft und als monatliche Updates veröffentlicht. „Damit steht der Forschung der solaren Energiemeteorologie erstmals ein zeitlich hochaufgelöster Messdatensatz der solaren Einstrahlung zur Verfügung, der den ganzen Raum Baden-Württemberg abdeckt. Dieser erlaubt Untersuchungen zu räumlichen und zeitlichen Fluktuationen und Glättungseffekten, die für die Einspeisung von Solarstrom in die Stromnetze sehr wichtig sind“, erläutert Dr. Elke Lorenz, Gruppenleiterin Energiemeteorologie am Fraunhofer ISE.

 

 

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