Technologie

Solare Strahlungsdaten im Minutentakt

04.08.2021 - Messungen ermöglichen präzisere Vorhersagen zur Photovoltaik-Erzeugung.

Um das Stromnetz stabil zu halten und Solarstrom an der Börse zu vermarkten, werden präzise Hochrechnungen und Vorhersagen zur Photo­voltaik-Erzeugung immer wichtiger. Um diese zu verbessern, haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energie­systeme ISE und der Übertragungs­netzbetreiber TransnetBW im 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 nun öffentlich zu Verfügung.

Für PV-Live entwickelte das Forschungsteam des Fraunhofer Instituts eine Messstation, die mit Pyrano­metern die Global­strahlung auf der Horizontalen und die Temperatur sowie – mit drei unterschiedlich ausge­richteten Silizium-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 vierzig dieser Mess­stationen in Abständen von 15 bis 35 Kilometern installiert. Die Stationen stehen bei Projekt­partnern und Unternehmen, aber auch Stadtwerken von baden-württem­bergischen Städten. Die Strahlungs­werte werden von den Mess­stationen in Echtzeit im Minutentakt gesendet, qualitäts­kontrolliert, in PV- Leistung umgerechnet und dem Netzbetreiber zur Verfügung gestellt.

Die erfassten Daten werden mit satelliten­basierten Einstrahlungs­werten kombiniert, um ein räumlich und zeitlich hochauf­gelöstes Bild der aktuellen PV-Erzeugung und damit der resultierenden Einspeisung ins Stromnetz zu ermöglichen. „Das neuartige Konzept für die Messstationen und die Daten­erfassung wurde in enger Kooperation von Fraunhofer ISE und TransnetBW gemeinsam erstellt“, sagt Florian Dinger von TransnetBW. „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“.

Der Datensatz mit den seit September 2020 minütlich erfassten Messwerten wurde nun veröffent­licht. 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 Datensätze stehen für die Nutzung durch Wissen­schaftlerinnen und Wissenschaftler und andere Interessierte zur Verfügung. 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“, sagt Elke Lorenz, Gruppen­leiterin Energie­meteorologie am Fraunhofer ISE. 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 diese geneigten Sensoren die Solar­strahlung so, wie sie in der Praxis auf Solarmodule auftrifft, die auf Dächern oder in Freiflächen-Anlagen installiert sind. Dies ist relevant für die Entwicklung und Vali­dierung von Modellen für die Strahlung auf Ebene des Solarmoduls.

Fh.-ISE / JOL

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