Sonnenenergie besser nutzen: Welchen Einfluss haben Wolken auf die Solarstrom-Produktion?

Messgeräte an deutschen Photovoltaik-Anlagen können auch für Wetter- und Solarleistungsprognosen genutzt werden. (Foto: © Fraunhofer ISE)

Im Allgäu untersuchen Wissenschaftler derzeit, welche Auswirkungen Wolken auf die Sonneneinstrahlung und damit auf die Stromproduktion von PV-Anlagen haben. Zukünftig sollen dadurch die Prognosen für die Einspeisung verbessert werden.

17.09.2018 – Dass die Erzeugung von Solarstrom witterungsbedingten Schwankungen unterliegt, ist keinesfalls unbekannt. Aufgrund des steigenden Anteils von dezentraler Einspeisung aus Photovoltaikanlagen stellt dieser Fakt die Stromnetzbetreiber jedoch vor eine immer größere Herausforderung. Deshalb ist die Erstellung von exakten Vorhersagen wichtig, um die Stromnetze effektiv an die Wetterverhältnisse anzupassen. Sobald wetterbedingte Schwankungen bei der Stromproduktion einzelner Anlagen besser prognostiziert werden können, ließe sich der Ausbau Erneuerbarer Energien besser planen und der Betrieb optimieren.

Deshalb sollen die Auswirkungen von Wolken auf die Sonneneinstrahlung sowie die damit zusammenhängende Stromproduktion von Photovoltaikanlagen nun genauer erforscht werden. Dafür hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gemeinsam mit Partnern das Verbundprojekt „MetPVNet“ gestartet. Gefördert wird es vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit rund zwei Millionen Euro.

Disziplinübergreifendes Forschungsprojekt

In dem Projekt arbeiten sowohl Experten für Erneuerbare Energien als auch für Atmosphärenforschung zusammen. Dadurch sollen nun zwei wichtige Prozessen modelliert werden: Zum einen die Stärke der Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit von der jeweiligen Wettersituation, zum anderen die Höhe der Stromerzeugung je nach technischen Werten der Anlage.

Auf dem Dach der Hochschule Kempten sowie an einem etwas weiter südlich gelegenen Solarpark werden dafür zwei umfangreiche Messstationen errichtet, die noch durch 20 weitere kleinere Stationen in und um Kempten ergänzt werden. Dabei kommen unter anderem ein Spektrometer zu Strahlungsmessung, eine Wolkenkamera sowie ein Solar-Tracker, der sich nach der Sonne ausrichtet und unterschiedliche Vergleichsmessungen vornimmt, zum Einsatz.

Energieausbeute bei Bewölkung

Die Geräte sollen dann darüber Aufschluss geben, wie hoch die Energieausbeute bei bewölktem Himmel oder aber bei voller Sonneneinstrahlung ist. Mit Hilfe von sogenannten „Strahlungsübertragungsrechnungen“ sollen auch Rückschlüsse darüber möglich sein, wie stark beispielsweise Aerosolpartikel aus der Luft und Wolken die Sonnenenergie dämpfen.

„Die inzwischen mehr als 1,7 Millionen PV-Anlagen in Deutschland werden immer häufiger mit Messgeräten ausgerüstet, die es erlauben, ihre Stromerzeugung in Echtzeit zu verfolgen“, erklärt Sven Killinger, Senior Scientist am Fraunhofer ISE. „Gelingt es uns, diese Messungen als Indikator für die solare Strahlung im Projekt zu nutzen, können wir das sehr dünne Netz an Wetterstationen erheblich erweitern und mittelfristig Wetterprognosen für ‚den Fußgänger‘ oder die solare Stromerzeugung verbessern“, so Killinger. Dadurch könnte der Einfluss der Bewölkung zukünftig sowohl zeitlich als auch räumlich hochaufgelöst erfasst werden. jk