Satelliten- und Meteorologie-unterstützte Vorhersage der Energieerzeugung von PV-Anlagen auf Verteilnetzebene: Entwicklung, Validierung, Anwendung (MetPVNet)

Forschungsprojekt zur (Weiter-)Entwicklung innovativer energiemeteorologischer Methoden zu satellitenbasierten Vorhersagen von Einstrahlung und PV-Leistung auf Anlagenebene.

Projektbeschreibung

Bis 2050 soll im Rahmen der Energiewende der Anteil der erneuerbaren Energieträger in Deutschland auf 80% des Bruttostromverbrauchs ansteigen. Dies erfordert eine effektivere Anpassung des Netzmanagements an die erhöhte Wetterabhängigkeit der Stromeinspeisung ins Netz. Insbesondere die dezentrale Einspeisung von Strom aus Photovoltaikanlagen stellt die Verteilnetzbetreiber vor neue Herausforderungen hinsichtlich des Netzausbaus, des Netzbetriebs und der Marktintegration. Hier haben verbesserte Prognosen der wetterabhängigen Variabilität von Photovoltaik(PV)-Erträgen auf Anlagenebene als wichtige Determinante der Energiemarktkosten, sowohl für Regelenergie und im Redispatch, direkte wirtschaftliche Konsequenzen. Darüber hinaus ermöglicht eine verbesserte Prognose das Ausnutzen von Optimierungspotentialen bei der Spannungshaltung und in der Blindleistungskompensation.  Der vorliegende Antrag stellt sich diesen Herausforderungen, indem er innovative energiemeteorologische Methoden zu satellitenbasierten Vorhersagen von Einstrahlung und PV-Leistung auf Anlagenebene (weiter-) entwickelt, und deren Anwendung im Rahmen eines innovativen Energiemanagements auf Verteilnetzebene testet.

Das Vorhaben soll durch einen Verbund von 5 inhaltlichen Arbeitspaketen (AP) erreicht werden, die in sich bereits innovative Teilziele verfolgen und wie folgt beschrieben wechselseitig verknüpft sind:

Das erste Arbeitspaket (AP1) beschreibt die Ableitung hochaufgelöster Globalstrahlung aus Satelliten- und Bodenbeobachtungen und ist verknüpft mit den Arbeitspaketen AP3, AP4 und AP5.
Die Arbeitspakete AP3 und AP4 sind wechselseitig eng verknüpft und stehen als Einheit wiederum mit dem Arbeitspaket AP2 in Verbindung.
Das vierte Arbeitspaket AP4 beinhaltet Messkampagnen im Allgäu und die Ableitung atmosphärischer Informationen aus Messdaten.
Das Arbeitspaket AP3 befasst sich mit dem Strahlungstransport sowie mit der Photovoltaik-Leistungsmodellierung.
Das Arbeitspaket AP2 umfasst die Assimilation und Vorhersage von Photovoltaik relevanten Wolkeninformationen und steht wiederum in Verbindung mit dem Arbeitspaket AP5 Prognosebasierte Produkte für die Verteilnetzbetriebsführung. Diese Verknüpfung dient der Feststellung von Anforderungen an Prognosen sowie der Erlangung von Prognosedaten für Fallstudien.
Das erste und fünfte Arbeitspaket sind ebenfalls verbunden, um Anforderungen an Beobachtungsdaten zu erkennen und Kurzfristprognosen für Fallstudien zu erstellen.
Daneben befindet sich außerhalb des inhaltlichen Verbundes noch die Projektkoordination als sechstes Arbeitspaket.

Für die Verbesserung der satellitenbasierten energiemeteorologischen Vorhersagen auf Verteilnetzebene wird an einer Verbesserung der Gesamtmodellkette und hier insbesondere im Hinblick auf die bewölkungsabhängige Fluktuation von Strahlungsfeldern gearbeitet. Dies soll unter anderem durch die Verknüpfung wissenschaftlicher Expertise aus den Bereichen Atmosphären-Wissenschaft und Erneuerbare Energien und den dadurch entstehenden Synergien erreicht werden sowie durch den transdisziplinären Austausch.

Zusammenspiel der Arbeitspakete im Forschungsprojekt „Satelliten- und Meteorologie-unterstützte Vorhersage der Energieerzeugung von Photovoltaik-Anlagen auf Verteilnetzebene: Entwicklung, Validierung, Anwendung (MetPVNet)“.
Abbildung illustriert das Zusammenspiel der Arbeitspakete

Projektleitung an der H-BRS

Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
E-Mail: 
stefanie.meilinger [at] h-brs.de

Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Geldgeber

Kooperationspartner