Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Modelle für exaktere Wetter- und Leistungsprognosen

03.05.2017

Sturm oder Flaute, dunkle Wolken oder blauer Himmel – je nach Wetterlage speisen Windräder und Photovoltaikanlagen mal mehr, mal weniger Strom ins Netz. Eine große Herausforderung für die Betreiber der Übertragungsnetze: Sie müssen die eingespeiste Strommenge möglichst exakt prognostizieren, um die Netze stabil zu halten. Das Fraunhofer IWES in Kassel hat daher zusammen mit dem Deutschen Wetterdienst DWD in Offenbach im Projekt EWeLiNE mathematische Modelle entwickelt, die deutlich bessere Vorhersagen ermöglichen als herkömmliche Verfahren. Jetzt haben die Partner das vom BMWi geförderte und seit Ende 2012 laufende Projekt erfolgreich abgeschlossen.

»Um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, sind die Übertragungsnetzbetreiber gefordert, Stromangebot und -nachfrage im Netz stets im Gleichgewicht zu halten. Sie müssen deshalb wissen, wie viel Energie in den nächsten Stunden und Tagen in welcher Region eingespeist werden wird«, umschreibt Dr. Jan Dobschinski, der am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel die Forschungsgruppe Prognosen für Energiesysteme leitet, die Herausforderungen. Dabei verlassen sie sich auf Wetter- und Leistungsprognosen – die allerdings längst nicht immer korrekt sind: »Prognosefehler sind mit Blick auf die Netzsicherheit ein echtes Problem für Übertragungsnetzbetreiber«, sagt EWeLiNE-Projektleiter Dr. Malte Siefert.


Die im Projekt EWeLiNE neu entwickelte Plattform »EnergyForecaster« stellt Prognosen für die Einspeisung von erneuerbaren Energien dar.

Fraunhofer IWES | Abdruck honorarfrei | Beleg erbeten

Wie Praxistests zeigen, zeichnen sich die von IWES und DWD entwickelten neuen Prognosemodelle durch eine sehr hohe Vorhersagegenauigkeit und an den Netzbetrieb angepasste Wetterwarnungen aus. So sind sie den üblicherweise verwendeten Verfahren vor allem bei extremen Wetterlagen wie starkem Wind überlegen. Zudem liefern sie Daten in einer höheren zeitlichen und räumlichen Auflösung. »Mit unseren Modellen können die Übertragungsnetzbetreiber die Einspeisung für jedes einzelne der mehreren hundert Umspannwerke in Deutschland prognostizieren. Die Netzsteuerung wird damit einfacher und sicherer. Auch beim Handel mit Strom profitieren sie von verlässlicheren Prognosen«, sagt Siefert.

Strahlungsdaten im Viertelstundentakt

Ein zentraler Ansatzpunkt des EWeLiNE-Projekts lag auf der Anpassung der Wettermodelle an die spezifischen Anforderungen und Bedingungen der erneuerbaren Energien. So ermöglichen die Modelle jetzt zum Beispiel exakte Vorhersagen der Windverhältnisse in Höhe der Windrad-Naben. Vor allem den Tagesgang konnten die Wissenschaftler deutlich verbessern.

Bei der Photovoltaik lässt sich nun die Hochnebelkonzentration genauer vorhersagen – ein großer Vorteil für die Netzbetreiber, da schon kleine Änderungen der Nebeldichte große Auswirkungen auf den Ertrag der Anlagen haben. Dabei liefern die Modelle auch eine Risikokarte für das Auftreten von Hochnebel. Dazu kommt eine höhere zeitliche Auflösung der Vorhersagen: Strahlungsdaten werden jetzt im 15-Minuten-Rhythmus berechnet, so dass die Prognosen einen schnellen Wechsel der Bewölkung berücksichtigen.

Prognosen bilden Wahrscheinlichkeiten ab

Neben den Wettermodellen haben die Forscher auch die Leistungsprognosen für Windenergie- und Solaranlagen weiterentwickelt, unter anderem durch eine höhere räumliche Auflösung bei der Photovoltaik. Die neuen Modelle verwenden selbstlernende Algorithmen, die Echtzeit- und historische Daten verbinden, um die Vorhersagen zu verbessern. Im Zusammenspiel mit den Wetterprognosen gewinnen die Netzbetreiber so wertvolle Informationen für die Steuerung der Netze sowie den Stromhandel.

Mit den neuen Wetter- und Leistungsmodellen sind die Anwender auch in der Lage, probabilistische Prognosen vorzunehmen: Statt pauschal eine eingespeiste Leistung für einen bestimmten Zeitpunkt vorherzusagen, können sie Wahrscheinlichkeiten – zum Beispiel, dass die Windleistung mit 80 Prozent Wahrscheinlichkeit unter 500 Megawatt und mit 15 Prozent Wahrscheinlichkeit unter 200 Megawatt liegt – ermitteln. »Das ist ein echter Mehrwert für die Netzbetreiber, da die probabilistischen Prognosen Unsicherheiten abbilden. Die Unternehmen können so besser abschätzen, ob sie einen Puffer brauchen, um das Netz stabil zu halten. Und auch für die Vermarktung von Strom ist die Angabe von Wahrscheinlichkeiten ein Vorteil«, sagt Siefert.

Über eine Demonstrationsplattform mit einer interaktiven, räumlich hoch aufgelösten Karte können die Netzbetreiber die neuen Prognosemodelle bereits in der Praxis erproben. Die Übernahme in den dauerhaften Onlinebetrieb soll schrittweise in den nächsten Monaten erfolgen.

Folgeprojekt mit weiteren Partnern

Nach dem Abschluss von EWeLiNE, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wurde, werden die Partner ihre Entwicklungsarbeit in dem Folgeprojekt »Gridcast« fortsetzen. »Wir werden hier gezielt daran arbeiten, die Prognosen für die einzelnen Umspannwerke zu verbessern«, erklärt Siefert. Neben den Wetterdaten sollen dabei auch weitere Informationen wie etwa Satellitenbilder für die Solarprognosen integriert werden.

Darüber hinaus werden die Forscher mit Gridcast untersuchen, wie sich die Abweichung zwischen der möglichen Erzeugung einerseits und der realen Einspeisung andererseits in die Prognosen integrieren lässt. »Immer öfter werden Windräder abgeregelt, etwa wegen Netzengpässen oder Natur- und Schallschutzauflagen. Bei der Photovoltaik nimmt der Eigenverbrauch zu, ebenso die installierte Speicherkapazität. Diese Entwicklungen müssen bei den Einspeiseprognosen berücksichtigt werden«, macht Dobschinski deutlich.

Neben IWES, DWD und den Übertragungsnetzbetreibern werden sich auch der Windenergieanlagenhersteller Enercon sowie zwei Verteilnetzbetreiber bei Gridcast engagieren. »Den Verteilnetzbetreibern kommt bei der Sicherung der Netzstabilität eine immer größere Bedeutung zu, da die erneuerbaren Energien auf dieser Netzebene eingespeist werden«, sagt Dobschinski.

Fachansprechpartner: Fraunhofer IWES,
Dr. Malte Siefert | Telefon +49 561 7294-457
malte.siefert@iwes.fraunhofer.de
www.energiesystemtechnik.iwes.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://www.energiesystemtechnik.iwes.fraunhofer.de
http://s.fhg.de/uGE

Uwe Krengel | Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Digitale Messtaster von WayCon – höchst präzise und vielseitig einsetzbar
14.11.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht FAU-Forscher entwickeln neues Materialsystem für effiziente und langlebige Solarzellen
10.11.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte