Der Deutsche Wetterdienst bietet einen kostenfreien Zugriff auf all seine gesammelten Daten von Wetterstationen am Boden, aus der Luft oder von Satelliten: Wer Strom aus regenerativen Quellen erzeugen möchte, muss wissen, wann und vor allem wo genau die Sonne scheint oder Wind aufkommt.
Grafik: SPREE-PR/Schulze
Energiemeteorologie
Und nun die Wettervorhersage für die Energiewirtschaft
DWD-Energie-Expertin: Dr. Vanessa Fundel studierte die Umweltnaturwissenschaften Geoökologie. Sie ist Leiterin des Sachgebietes „Meteorologische Verfahrens- und Produktentwicklung“ im Geschäftsbereich Wettervorhersage und koordiniert das DWD-Energieprogramm.
Foto: DWD
Ein Zweig der Meteorologie wird immer wichtiger: Die Energiemeteorologie. Sie optimiert und liefert Wettervorhersagen für die Energiewirtschaft. Ob es sonnig, wolkig oder stürmisch wird, ist natürlich wichtig für die Erträge von Wind- und Solarparks. Da die auch in Brandenburg immer mehr und von der erbrachten Leistung gigantischer werden, hat das Wetter einen immensen Einfluss auf die Stromproduktion. Unerwartete Wetterereignisse können da leicht zu Stromschwankungen führen. Wir sprachen mit Dr. Vanessa Fundel vom Deutschen Wetterdienst (DWD). Die Geoökologin koordiniert das DWD-Energieprogramm.
Warum erfordert die effiziente Nutzung erneuerbarer Energien eine präzise Wettervorhersage?
Dr. Vanessa Fundel: Die Energiewende hat auch den Deutschen Wetterdienst vor große Herausforderungen gestellt. Während Strom aus Kohle und Atomkraft jederzeit produziert werden konnte, ist jetzt die Situation eine andere. Windkraft und Photovoltaik sind die beiden wichtigen Energieträger für die Stromerzeugung in Deutschland geworden. Das Wetter hat einen großen Effekt auf das Stromnetz und die Versorgungssicherheit. Die Stromproduktion ist aber nicht nur wetterabhängig geworden, auch dezentral, also in der Fläche überall verteilt. Zuverlässige meteorologische Vorhersagen für die Steuerung der Stromnetze sind daher unverzichtbar.
Was unterscheidet Energiewetter von der „normalen“ Wettervorhersage?
Anhand unserer Vorhersagen, erstellen Prognosedienstleister die Prognosen für die Solar- und Windkraftproduktion für die Übertragungsnetzbetreiber. Danach wird geplant. Also: Wieviel Strom wird am kommenden Tag über PV oder Windkraftanlagen eingespeist? Waren aber die Vorhersagen falsch und der vorhergesagte wolkenfreie Himmel ist doch großräumig bewölkt, muss die Leistungsprognose der Übertragungsnetzbetreiber korrigiert werden. Und das kostet. Denn nun müssen kurzfristig und ungeplant zum Beispiel Gas-Kraftwerke für die Stromerzeugung hinzugezogen werden, um die Defizite auszugleichen. Wir als Deutscher Wetterdienst haben also den Anspruch durch Bereitstellung hochwertiger meteorologischer Information die Versorgungssicherheit der Stromversorgung sicherzustellen, damit Bevölkerung und Industrie permanent und stabil mit Strom versorgt werden.
Energiewetter ist ein relativ junger Zweig der Wettervorhersage – seit wann gibt es den beim DWD?
Damit sind wir konkret vor 12 Jahren mit EWeLiNE gestartet. Das war unser erstes großes Forschungsprojekt zusammen mit dem Fraunhofer IEE und sozusagen der Startschuss für gezielte Forschungs- und Entwicklungsarbeiten gewesen. Da fand der intensivierte Austausch mit Übertragungsnetzbetreibern statt und das wachsende Verständnis füreinander. Was ist Ihnen wichtig? Wo sind unsere Vorhersagen verbesserungswürdig? Und wie können wir unsere Aktivitäten darauf ausrichten, damit es zur deutlichen Verbesserung der Leistungsprognosen von Wind- und PV-Einspeisung kommt? Bei EWeLiNE ging es also zunächst um das Verständnis, welche Daten genau Netzbetreiber für ihre Leistungsvorhersage brauchen.
Was waren die Ergebnisse und welche Daten sind da besonders wichtig?
Konkret kam heraus: Eine enge Zusammenarbeit mit den Partnern aus der Energiewirtschaft ist immens wichtig. Gebraucht werden natürlich Strahlungsvorhersagen für PV. Und verlässliche Windvorhersagen für Windanlagen – und zwar auf Nabenhöhe, also auf der Höhe, wo sich die Rotorblätter der Windanlage befinden. Das ist meist auf 100 bis 160 Metern Höhe. In dieser Höhe hatten wir zunächst gar nicht so viele Daten, um die Vorhersagen mit Messungen zu vergleichen. Üblicherweise wird die Windgeschwindigkeit auf zehn Metern gemessen. Wichtiger wurde auch die räumliche Auflösung der Vorhersagen. In den letzten 10 Jahren wurden unsere numerischen Wettermodelle in immer höherer Auflösung erstellt, das Raster von 12 Kilometer auf sechs bis zwei Kilometer verkleinert. Davon haben EWeLiNE und nachfolgende Forschungsprojekte natürlich profitiert. Und auch das Bewusstsein für kritische Wetterlagen wurde geschärft. Kürzlich wurde noch ein neues Modell für die Vorhersage von Staubereignissen z. B. aus der Sahara eingeführt. Es zeigt, dass Saharastaub sehr wohl und massiv die Sonnenstrahlung verändert und die Leistung reduziert. Die Strahlungsvorhersage für Deutschland wird mittlerweile nicht mehr nur stündlich, sondern alle 15 Minuten zur Verfügung gestellt. Der Deutsche Wetterdienst stellt zudem seit 2017 alle Daten, Modelle und Prognosen in der Open-Data-Plattform kostenfrei zur Verfügung, bei der sich jeder bedienen kann.
Wer profitiert genau von den Energiewettervorhersagen?
Im Prinzip: Wir alle! Je besser die Vorhersagen, desto besser funktioniert die Energiewirtschaft und der Strommarkt. Davon profitieren letztendlich alle Verbraucher. Und das ist auch der Auftrag des Deutschen Wetterdienstes als Bundesanstalt, sich für die kritische Infrastruktur und Daseinsvorsorge zu engagieren und Verantwortung zu tragen.
Was würde man sich in Zukunft für die Prognosen wünschen?
Zukunftsmusik ist vielleicht ein Energiewetterbericht. Das gibt es in Frankreich. In Zusammenarbeit mit Netzbetreibern erfahren etwa da die Bewohner, in welchen Bereichen zum Beispiel mit viel Sonne und somit Einspeisung zu rechnen ist und zu welcher Tageszeit es am besten ist, viel Strom zu verbrauchen.
Vielen Dank für das Gespräch!
Deutscher Wetterdienst (DWD)
Am 11. November 1952 wurde der DWD gegründet und ist eine Bundesanstalt mit Sitz in Offenbach (Hessen). Die Hauptaufgabe ist es, vor wetterbedingten Gefahren zu warnen sowie das Klima in Deutschland zu überwachen, zu dokumentieren, seine Veränderungen zu bewerten. Es geht also längst nicht mehr um die tägliche Wettervorhersage, es geht um Daten zur Vorhersage und gesamtgesellschaftlichen Beherrschung des Klimawandels. Seit 2017 sind diese Informationen für jedermann kostenlos auf der DWD-Website (opendata.dwd.de) aufrufbar.
Revolution bei Wettervorhersage durch KI
Künstliche Intelligenz soll Prognosen über das Wetter schneller und besser machen. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat nun einen Durchbruch erzielt. Zum ersten Mal weltweit ist es gelungen Wetterbeobachtungsdaten ausschließlich mithilfe von KI in Vorhersagemodelle und Klima-Analysen einzuspeisen. Davon würden sowohl die Nutzer von Wettervorhersagen profitieren, als auch auf Klimaanalysen Angewiesene aus den Bereichen wie Energie, Hochwasserschutz und Infrastruktur, so der DWD. „Diese Technologie bereitet den Weg für künftig vollständig datengetriebene Vorhersagesysteme”, so Prof. Dr. Sarah Jones, Präsidentin des nationalen Wetterdienstes.