Solartracker und Wolkenkamera helfen bei Messungen
von Steffen Schurr
Forschungen der Hochschule tragen dazu bei, Erträge von Solarmodulen besser zu prognostizieren. Dafür wurden Messgeräte auf dem Hochschuldach installiert. Auch die Stadt Sankt Augustin profitiert davon, weil dadurch zukünftig aktuelle und kleinräumige Wetterdaten zur Verfügung stehen werden.
Der Solartracker Solys 2 auf dem Dach verfügt unter anderem über zwei Pyranometer, GPS und eine Wolkenkamera. Foto: Steffen Schurr
Wer genau hinschaut, kann sie auf dem Dach des Erweiterungsbaus der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg in Sankt Augustin sehen: die Wetterstation und den Solartracker. Eine weitere Wetterstation befindet sich auf dem Gelände hinter dem Hauptgebäude. Seit vergangenem Jahr sind die Messgeräte im Einsatz. Hinzu kommt der Betrieb eines Solartrackers und einer Wolkenkamera seit Anfang dieses Jahres.
Forschung hilft bei der Planung von Solarparks
Die Wetterstation ist durch das FH-Basis- Programm vom Land Nordrhein-Westfalen finanziert. Die damit gemessenen Daten werden unter anderem für ein Projekt verwendet, das Professorin Stefanie Meilinger (im Bild vorne mit Ina Neher) zusammen mit Professor Dieter Franke (beide Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus) betreut. „Ziel dieses Projektes ist es, die Erträge von Solarmodulen besser charakterisieren und standortabhängig prognostizieren zu können“, sagt Meilinger. Das sei wichtig, wenn beispielsweise Solarparks geplant werden. „Nur, wenn man versteht, wie bestimmte Wetterbedingungen, die an einem Standort herrschen, die solare Energieproduktion beeinflussen, kann man den wetterabhängigen Ertrag vorhersagen“, ergänzt die Wissenschaftlerin. Solche Prognosen sorgen für eine stabile Versorgung der Gesellschaft mit Strom und bringen Versorgungssicherheit. Derzeit wird mit Hilfe der neu installierten Messgeräte an der Sonneneinstrahlung geforscht.
Die Gruppe um Meilinger arbeitet daran, eine konsistente Modellkette aufzubauen, die den Einfluss der Bewölkung auf die solare Strahlung und damit auf den Ertrag der Photovoltaikmodule simulieren kann. Meilinger und ihre wissenschaftlichen Mitarbeiter greifen neben den eigenen auch auf Wolkendaten des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums zurück.
Solarmodule überprüfen die berechneten Simulationen
Zuerst wird mit den Wetterdaten ein „Normtag“ ermittelt. Dieser Tag beschreibt die Strahlungssituation an einem bestimmten Standort. Darüber hinaus wird der wetterbedingte Ertrag für einzelne Tage berechnet und über unterschiedliche Zeiträume gemittelt. Zwei Solarmodule (derzeit ist erst ein Modul in Betrieb) auf dem Dach überprüfen die berechneten Simulationen anhand der tatsächlichen Sonneneinstrahlung. Tages- und Jahreszeit sowie Wolken und Aerosole können die Stärke der Sonneneinstrahlung unterschiedlich beeinflussen und damit die Leistung der Solarmodule. Aerosole sind beispielsweise Ruß oder Pollen in der Luft, die das Sonnenlicht streuen und die Stärke der Strahlung verändern. Die Wetterstationen messen Niederschlagsmengen und Niederschlagsdauer, Sonnenscheindauer, Temperatur, Feuchtigkeit, Wind und Bodentemperatur. Die Daten werden seit Mitte vergangenen Jahres auch an den Wetterdienst Meteomedia geliefert, der daraus standortoptimierte Wetterprognosen erstellt. Diese sollen im Sommer 2015 zur Verfügung stehen, nachdem die standortbezogene Vorhersageoptimierung abgeschlossen ist.
Messdaten werden auch für Wetterprognosen genutzt
Die Bewohner Sankt Augustins können demnach zukünftig auf aktuelle Wetterdaten und -prognosen ihrer Stadt zugreifen. Bereits jetzt sind die Wetterdaten der Hochschul-Wetterstation unter der Homepage von Meteomedia verfügbar. Über die Seiten der Hochschule sollen die gemessenen Daten ebenfalls veröffentlicht werden. Der Solartracker auf dem Dach verfügt unter anderem über zwei Pyranometer (Strahlungssensoren), die an einer beweglichen Drehscheibe montiert sind und sich mit der Sonne von Ost nach West bewegen. Das garantiert volle Sonneneinstrahlung. Die Steuerung erfolgt mittels Global Positioning System (GPS). Einer der beiden Sensoren ist mit Fühlern bedeckt, die Schatten simulieren sollen. Eine Wolkenkamera schießt zusätzlich alle 15 Minuten Bilder vom Himmel, um Schattenwurf oder Bewölkung zu erkennen. Die Daten der Wetterstation, der Strahlungssensoren und der Wolkenkamera werden an einen Computer übermittelt, wo sie gespeichert und ausgewertet werden. Die Messungen, so Meilinger, erfolgen permanent.
Weiterführende Links:
Daten der Wetterstation in Sankt Augustin
Artikel vom 21.07.2015
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