Renate Hagedorn

Renate Hagedorn

In Anpassung an sich ändernde politische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Rahmenbedingungen stellen sich dem Deutschen Wetterdienst (DWD) ständig neue Herausforderungen. So wird z.B. in den nächsten Jahren eines der bestimmenden Themen die Energiewende sein, d.h. der grundlegende Umbau der Stromversorgung in Deutschland hin zu Erneuerbaren Energien, insbesondere Wind- und Solarenergie. Auf Grund der wetterabhängigen Natur der Stromerzeugung aus Wind und Sonne werden zuverlässige meteorologische Vorhersagen für die Aufrechterhaltung der Sicherheit von Übertragungs- und Verteilnetzen unverzichtbar werden. Der Deutsche Wetterdienst stellt sich dieser neuen Herausforderung unter anderem durch die Beteiligung an den Forschungsprojekten EWeLiNE (Erstellung innovativer Wetter- und Leistungsprognosemodelle  für die Netzintegration wetterabhängiger Energieträger) und ORKA (Optimierung von Ensembleprognosen regenerativer Einspeisung für den Kürzestfristbereich am Anwendungsbeispiel der Netzsicherheitsrechnungen).

Mit dem Start der Projekte EWeLiNE und ORKA hat eine ganz neue Qualität der Zusammenarbeit zwischen Meteorologie und Energiewirtschaft begonnen. Während sich in früheren Zeiten die Zusammenarbeit mehr oder weniger auf die Lieferung von Standardvorhersageprodukten des DWD an die Nutzer beschränkte, hat nun ein sehr viel intensiverer Austausch von Informationen und Daten begonnen. Nutzer aus der Energiewirtschaft kommunizieren ihre besonderen Anforderungen an den DWD, Entwicklungsarbeiten können zielgerichtet durchgeführt werden, nutzeroptimierte Vorhersageprodukte werden erstellt, und der bestmögliche Einsatz aller zur Verfügung stehenden Informationen kann durch die Zusammenführung der Expertise von allen Beteiligten erarbeitet werden.

Das Projekt EWeLiNE wurde entwickelt als Forschungskooperation zwischen dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Fraunhofer-IWES) sowie den drei großen Übertragungsnetzbetreibern in Deutschland: Amprion, Tennet und 50Hertz. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die deutliche Verbesserung der Leistungsprognosen von Wind- und PV-Einspeisung sowie die Entwicklung und Umsetzung von zuverlässigen  probabilistischen Vorhersagen zur sicheren und wirtschaftlichen Netzintegration heute und in den nächsten Jahrzehnten. Eine projektbegleitende Industrie- und Forschungsplattform Prognose, die sich zusammensetzt aus Nutzern sowie professionellen Anbietern von Wetter- und Leistungsprognosen, gewährleistet, dass die Forschung und die neu gewonnenen Erkenntnisse an die Bedürfnisse und Beurteilung der Unternehmerschaft angepasst werden können. Der DWD wird im Projekt für zwei große Aufgabenfelder verantwortlich sein. Der erste Themenbereich beschäftigt sich mit der grundsätzlichen Verbesserung des DWD-Vorhersagesystems, insbesondere bei der Erzeugung von Wind- und Strahlungsvorhersagen. Die zwei wesentlichen Ansatzpunkte hier sind einerseits die Verbesserung der Repräsentation der relevanten physikalischen Prozesse und andererseits die Assimilation von neuen Beobachtungsdaten und Datentypen. Insbesondere beim zweiten Ansatz wird absolutes Neuland betreten werden, da es bislang kaum Erfahrung mit der Assimilation von Leistungsdaten – in dem Umfang wie im Projekt geplant – gibt. Der zweite Themenbereich wird sich mit der Entwicklung von verlässlichen Ensemblevorhersagen und nutzeroptimierten Ensembleprodukten beschäftigen. Motiviert werden diese Forschungsarbeiten durch die Tatsache, dass aufgrund der zukünftig wesentlich erhöhten Komplexität der Stromversorgungssysteme eine verlässliche Risikoabschätzung immer wichtiger wird. Insofern kommt der Entwicklung von verlässlichen Ensemblevorhersagen und nutzeroptimierten Ensembleprodukten eine große Bedeutung zu.

Im Projekt ORKA, das in enger Zusammenarbeit mit dem meteorologischen Dienstleister energy and meteo systems, Oldenburg und den Netzbetreibern 50 Hertz Transmission (Übertragungsnetz) bzw. Avacon und Thüringer Energienetze (Verteilnetz) erfolgt, wird das neue Ensemblesystem COSMO-DE-EPS als Grundlage verwendet, um die Einspeiseprognosen an die neuen Anforderungen für die Netzbetriebsführung anzupassen. Das COSMO-DE-EPS bietet dafür sehr gute Voraussetzungen, da es alle 3 Stunden mehrere neu berechnete Wettervorhersagen auf Basis des Wettervorhersagemodells COSMO-DE mit einer hohen Auflösung von 2,8 km für einen Vorhersagehorizont von 21 Stunden bereitstellt. Das Ensemblesystem wird durch eine direkte Rückkopplung mit den Entwicklern beim DWD innerhalb dieses Projektes auf die Wind- und Solarenergieanwendung optimiert, und Modifikationen der Ensemblegenerierung gehen iterativ in weitere Analysen ein.

Im Beitrag werden die Herausforderungen und Chancen, die sich durch die neuen Forschungsprojekte im DWD zu Energieanwendungen ergeben, vorgestellt sowie sich daraus ergebende Zukunftsperspektiven diskutiert.

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