Energie-Meteorologie: Oldenburger Forschung für die Zukunft

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Einer neuen Shell-Studie zufolge werden zur Mitte des nächsten Jahrhunderts erneuerbare Energien wie Wind- und Sonnenenergie weltweit 50 Prozent des Energiebedarfs decken. Da die Verfügbarkeit dieser Energieformen stark vom regionalen Klima und der aktuellen Wetterlage abhängt, gewinnt ein relativ neues Forschungsgebiet zunehmend an Bedeutung: die Energie-Meteorologie.

Die Energie-Meteorologie bildet einen der Forschungsschwerpunkte der Abteilung Energie- und Halbleiterforschung am Fachbereich Physik der Universität Oldenburg. Auf der Hannover-Messe vom 20. bis 25. April 1998 präsentierte die Oldenburger Wissenschaftlergruppe, der die Meteorologen und Physiker Dr. Detlev Heinemann, Prof. Dr. Jürgen Parisi und Dr. Hans-Peter Waldl angehören, diesen Forschungsbereich.

Um die Ressourcen Wind- und Sonnenenergie optimal ausnutzen zu können, ist es wichtig zu wissen, wann die Sonne wie lange scheint und wie stark der Wind zu bestimmten Tages- und Jahreszeiten weht. Aus diesem Wissen ergeben sich die entsprechenden Schlußfolgerungen darüber, wo und in welcher Anordnung die Kraftwerksanlagen am zweckmäßigsten aufzustellen und wie sie zu betreiben sind. Daten über die Sonneneinstrahlung liefern beispielsweise Wettersatelliten. Sie messen die Strahlung, die von der Atmosphäre zurückgestreut wird. Dieser Wert ist umgekehrt proportional zu der Strahlung, die durch die Atmosphäre auf die Erde gelangt. Darüber hinaus werden Daten über die Zusammensetzung der Atmosphäre benötigt. Da diese nur teilweise verfügbar sind und durch Wolken zusätzlich verändert werden, bedienen sich die Wissenschaftler komplexer physikalischer Modelle. Die gewonnenen Einstrahlungswerte werden zur Verfeinerung und Überprüfung mit bodengestützten Messungen abgeglichen. Mit den entwickelten Verfahren lassen sich Sonneneinstrahlungswerte auch für solche Regionen relativ genau bestimmen, für die keine Bodendaten existieren.

Eine ökonomische Nutzung von Windenergie setzt eine möglichst genaue Abschätzung der zu erwartenden Energieerträge von Windturbinen voraus. Dazu müssen neben dem regionalen Windklima auch die lokalen Verhältnisse berücksichtigt werden. Im flachen Nordwestdeutschland kann man auf Berechnungen mit einem Standardverfahren zurückgreifen. Schwieriger ist die Situation in den Mittelgebirgen, wo ebenfalls ein hohes Windenergiepotential vorhanden ist. Hier kommen Modelle zum Einsatz, die auch die dort auftretenden komplexen Windströmungsverhältnisse berechnen können. Mit Hilfe solcher Modelle wird die Wahl ungeeigneter Standorte vermieden, das Risiko für die Betreiber sinkt und die durchschnittlichen Erträge aus der Windenergie steigen. Auch die Anordnung der Windenergiekonverter im Windpark ist von Bedeutung, weil diese sich gegenseitig durch ihre Windschatten beeinflussen können. In Oldenburg wurde hierzu das Farm Layout Program (FLaP) entwickelt, das eine optimale Aufstellung der Windturbinen errechnet.

Die Energieversorgungsunternehmen sind für ihre Planung des Einsatzes ihrer Kraftwerke auf möglichst exakte Energieertragsdaten angewiesen. Im Rahmen eines von der EU geförderten Projekts erproben die Oldenburger Wissenschaftler Modelle zur Vorhersage der Windenergie für ein bis zwei Tage. Dabei werden Wettervorhersagemodelle durch lokale Wetterdaten ergänzt und mit der Leistung der Windenergiekonverter verrechnet. In einem weiteren EU-geförderten Projekt werden die voraussichtlichen Erträge von Solarstromanlagen aus Satellitendaten errechnet mit dem Ziel, einen möglichen technischen Fehler der Anlage schnell zu erkennen und somit eine effiziente Nutzung dieser Technologie zu ermöglichen.

Kontakt: Dr. Detlev Heinemann, Prof. Dr. Jürgen Parisi und Dr. Hans-Peter Waldl, Fachbereich 8 Physik, Abteilung Energie- und Halbleiterforschung,
Tel.: 0441/798-3402, Fax: -3201, e-mail: dehe@ehf.uni-oldenburg.de