Ein Professor einer Fachhochschule beabsichtigt, Wetterstationsdaten zu nutzen, um die Verfügbarkeit von Solarenergie vorherzusagen.

Wetterdaten helfen Meteorologen seit Langem bei der Vorhersage von Wolken, Regen und Stürmen. Lisa Bozeman vom Purdue Polytechnic Institute möchte dies ändern, damit Energieversorger und Besitzer von Solaranlagen vorhersagen können, wann und wo Sonnenlicht erscheint und dadurch die Solarenergieproduktion steigern können.
„Es geht nicht nur darum, wie blau der Himmel ist“, sagte Boseman, eine Assistenzprofessorin, die in Wirtschaftsingenieurwesen promoviert hat. „Es geht auch darum, die Produktion und den Verbrauch von Strom zu bestimmen.“
Bozeman erforscht, wie Wetterdaten mit anderen öffentlich zugänglichen Datensätzen kombiniert werden können, um die Reaktionsfähigkeit und Effizienz des nationalen Stromnetzes durch genauere Vorhersagen der Solarenergieproduktion zu verbessern. Energieversorgungsunternehmen stehen oft vor der Herausforderung, den Bedarf in heißen Sommern und kalten Wintern zu decken.
„Derzeit stehen Energieversorgern nur wenige Prognose- und Optimierungsmodelle zur Verfügung, die den täglichen Einfluss von Solarenergie auf das Stromnetz abschätzen“, sagte Bozeman. „Indem wir herausfinden, wie sich vorhandene Daten zur Bewertung der Solarstromerzeugung nutzen lassen, hoffen wir, das Stromnetz zu entlasten. Entscheidungsträger im Management können so extreme Wetterbedingungen sowie Schwankungen im Energieverbrauch besser bewältigen.“
Behörden, Flughäfen und Rundfunkanstalten überwachen die atmosphärischen Bedingungen in Echtzeit. Aktuelle Wetterinformationen werden auch von Privatpersonen mithilfe internetfähiger Geräte zu Hause abgerufen. Zusätzlich erfassen Satelliten der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) und der NASA (National Aeronautics and Space Administration) Daten. Die Daten dieser verschiedenen Wetterstationen werden zusammengeführt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
Die Forschungsgruppe in Bozeman untersucht Möglichkeiten, Echtzeitinformationen mit historischen Wetterdaten des National Renewable Energy Laboratory (NREL) zu kombinieren. Das NREL ist das wichtigste nationale Forschungs- und Entwicklungslabor des US-Energieministeriums für erneuerbare Energien und Energieeffizienz. Es erstellt einen Datensatz namens „Typical Meteorological Year“ (TMY), der stündliche Werte der Sonneneinstrahlung und meteorologische Daten für ein typisches Jahr enthält. Mithilfe der TMY-Daten des NREL lassen sich typische Klimabedingungen an einem bestimmten Ort über einen langen Zeitraum bestimmen.
Um den TMY-Datensatz zu erstellen, nutzte das NREL Wetterstationsdaten der letzten 50 bis 100 Jahre, berechnete den Durchschnitt und ermittelte den Monat, der dem Durchschnitt am nächsten kam, so Boseman. Ziel der Studie ist es, diese Daten mit aktuellen Daten lokaler Wetterstationen im ganzen Land zu kombinieren, um Temperatur und Sonneneinstrahlung an bestimmten Standorten vorherzusagen, unabhängig davon, ob diese Standorte in der Nähe oder in größerer Entfernung von Echtzeit-Datenquellen liegen.
„Mithilfe dieser Informationen berechnen wir potenzielle Netzstörungen durch netzgekoppelte Solaranlagen“, sagte Bozeman. „Wenn wir die Solarstromerzeugung in naher Zukunft prognostizieren können, können wir den Energieversorgern helfen, festzustellen, ob sie mit einem Strommangel oder -überschuss rechnen müssen.“
Während Energieversorger üblicherweise eine Kombination aus fossilen Brennstoffen und erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung nutzen, erzeugen einige Hausbesitzer und Unternehmen Solar- oder Windstrom direkt vor Ort. Die Gesetze zur Netzeinspeisung variieren zwar von Bundesstaat zu Bundesstaat, verpflichten die Versorger aber im Allgemeinen dazu, überschüssigen Strom, der von den Photovoltaikanlagen der Kunden erzeugt wird, abzunehmen. Da immer mehr Solarenergie im Netz verfügbar wird, könnte Bozemans Forschung den Energieversorgern auch dabei helfen, ihren Verbrauch fossiler Brennstoffe zu reduzieren.