Aerosole beeinträchtigen Solarstromertrag in Europa

6. Aug 20

Ein Forscherteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat zusammen mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) untersucht, wie kleinste Partikel zur Bildung von Wolken betragen. Partner des Projekts „Photovoltaik-Ertragsprognose zum besseren Management des Einflusses des atmosphärischen Aerosols auf die Stromnetze in Deutschland und Europa“ (PermaStrom) ist der Solarenergie-Dienstleister meteocontrol GmbH.

Auch der Einfluss von Saharasand auf die Wetterentwicklung infolge von Luftströmungen nach Europa wird erforscht. Ziel des Forschungsprojekts PermaStrom ist die Erkenntnis, wie sich Aerosole besser in Wettervorhersagen berücksichtigen lassen.

Mit Hilfe dieser Erkenntnisse sollen genauere Ertragsprognosen für Photovoltaikanlagen erstellt werden. Denn die Ertragsprognosen für Photovoltaikanlagen basieren auf der Vorhersage der Sonneneinstrahlung. Großflächige Waldbrände oder der episodenhafte Transport von Saharastaub nach Europa können an einzelnen Tagen zu deutlichen Fehlvorhersagen der solaren Einstrahlung führen. Mit Asche, Staub und Sandkörnern gelangen winzige Partikel in die Atmosphäre, die zur Wolkenbildung beitragen. Liegen die Photovoltaik-Ertragsprognosen falsch, muss die fehlende Energie kurzfristig anderweitig bereitgestellt werden. Eine möglichst genaue Wettervorhersage ist somit für das Management der Stromnetze von entscheidender Bedeutung.

„Für die Untersuchungen nutzen wir sowohl Messdaten von Wetterstationen als auch Satellitendaten“, erklärt Bernhard Vogel, Leiter der Gruppe „Spurenstoffmodellierung und Klimaprozesse“ am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Troposphärenforschung des KIT. Diese Daten werden in einem erweiterten numerischen Wettervorhersagesystem verarbeitet, welches speziell für diese Anwendung vom DWD betrieben wird.

Bereits im Vorgängerprojekt PerduS wurde der Transport von Saharastaub nach Deutschland untersucht und die entsprechenden Vorhersagen präzisiert. Das reicht jedoch aus Sicht der Expert*innen noch nicht aus. Notwendig sei die Berücksichtigung weiterer Aerosolarten wie beispielsweise der durch Waldbrände entstehende Ruß und Staub. Auch die Wirkung dieser Aerosolpartikel auf die Wolkenbildung sei zu modellieren und vorherzusagen. „Insbesondere Letzteres ist immer noch eine Herausforderung, da die Prozesse in Wolken und deren Wechselwirkung mit Aerosolpartikeln noch nicht vollständig verstanden sind“, räumt Axel Seifert vom DWD ein.

Infolge der Kombination von Beobachtungsdaten und einer verbesserten, physikalisch-basierten Modellierung mit dem Modellsystem ICON-ART erhoffen sich die Wissenschaftler*innen Fortschritte beim Verständnis dieser Zusammenhänge sowie eine konkrete Verbesserung der täglichen Wettervorhersagen. Demnach könnte auch geklärt werden, ob sich Wolken während eines Saharastaub-Ereignisses tatsächlich verändern bzw. ob dieser Unterschied auf die Aerosolpartikel selbst zurückgeführt werden kann.

Details zum KIT-Zentrum Klima und Umwelt