Wetterdaten helfen Meteorologen schon lange dabei, Wolken, Regen und Stürme vorherzusagen. Lisa Bozeman vom Purdue Polytechnic Institute möchte dies ändern, damit Energieversorger und Betreiber von Solaranlagen vorhersagen können, wann und wo Sonnenlicht erscheint, und so die Solarenergieproduktion steigern können.
„Es geht nicht nur darum, wie blau der Himmel ist“, sagte Boseman, eine Assistenzprofessorin, die ihren Doktortitel in Wirtschaftsingenieurwesen erworben hat. „Es geht auch darum, die Produktion und den Verbrauch von Elektrizität zu bestimmen.“
Bozeman erforscht, wie Wetterdaten mit anderen öffentlich verfügbaren Datensätzen kombiniert werden können, um die Reaktionsfähigkeit und Effizienz des nationalen Stromnetzes durch genauere Vorhersagen der Solarenergieproduktion zu verbessern. Energieversorger stehen oft vor der Herausforderung, den Bedarf in heißen Sommern und eisigen Wintern zu decken.
„Derzeit stehen den Energieversorgern nur begrenzte Modelle zur Prognose und Optimierung der täglichen Auswirkungen der Solarenergie auf das Netz zur Verfügung“, sagte Bozeman. „Indem wir herausfinden, wie wir vorhandene Daten zur Bewertung der Solarstromerzeugung nutzen können, hoffen wir, das Netz zu unterstützen. Entscheidungsträger im Management können so extreme Wetterbedingungen sowie Spitzen und Täler im Energieverbrauch besser bewältigen.“
Behörden, Flughäfen und Rundfunkanstalten überwachen die atmosphärischen Bedingungen in Echtzeit. Aktuelle Wetterinformationen werden auch von Privatpersonen über internetfähige Geräte in ihren Wohnungen erfasst. Darüber hinaus erfassen Satelliten der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) und der NASA (National Aeronautics and Space Administration) Daten. Die Daten dieser verschiedenen Wetterstationen werden zusammengefasst und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
Bozemans Forschungsgruppe erforscht Möglichkeiten, Echtzeitinformationen mit historischen Wetterdaten des National Renewable Energy Laboratory (NREL) zu kombinieren, dem wichtigsten nationalen Forschungs- und Entwicklungslabor des US-Energieministeriums für erneuerbare Energien und Energieeffizienz. NREL generiert einen Datensatz namens „Typical Meteorological Year“ (TMY), der stündliche Sonneneinstrahlungswerte und meteorologische Elemente für ein typisches Jahr liefert. TMY-NREL-Daten können verwendet werden, um typische Klimabedingungen an einem bestimmten Ort über einen längeren Zeitraum zu bestimmen.
Um den TMY-Datensatz zu erstellen, hat das NREL Wetterstationsdaten der letzten 50 bis 100 Jahre ausgewertet, gemittelt und den Monat ermittelt, der dem Durchschnitt am nächsten kommt, so Boseman. Ziel der Studie ist es, diese Daten mit aktuellen Daten lokaler Wetterstationen im ganzen Land zu kombinieren, um die Temperatur und Sonneneinstrahlung an bestimmten Standorten vorherzusagen, unabhängig davon, ob diese Standorte in der Nähe oder weit entfernt von Echtzeit-Datenquellen liegen.
„Anhand dieser Informationen können wir potenzielle Störungen des Stromnetzes durch Solaranlagen hinter dem Zähler berechnen“, sagte Bozeman. „Wenn wir die Solarstromerzeugung in naher Zukunft vorhersagen können, können wir den Energieversorgern helfen, zu bestimmen, ob sie mit einem Strommangel oder einem Stromüberschuss konfrontiert sein werden.“
Während Versorgungsunternehmen üblicherweise eine Kombination aus fossilen Brennstoffen und erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung nutzen, erzeugen manche Hausbesitzer und Unternehmen Solar- oder Windenergie direkt hinter dem Zähler. Zwar variieren die Gesetze zur Nettomessung je nach Bundesstaat, doch verpflichten sie die Versorgungsunternehmen in der Regel dazu, überschüssigen Strom aus den Photovoltaikmodulen ihrer Kunden zu kaufen. Da also mehr Solarenergie im Netz verfügbar wird, könnte Bozemans Forschung den Versorgungsunternehmen auch dabei helfen, ihren Verbrauch fossiler Brennstoffe zu reduzieren.
Beitragszeit: 09.09.2024