Fachausschuss Energiemeteorologie

(FA ENMET)

 
 

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Stand: 05.02.2015

 

 

Der Fachausschuss Energiemeteorologie in der

Deutschen Meteorologischen Gesellschaft

 

Die Energiemeteorologie ist ein anwendungsorientiertes Arbeitsgebiet und Forschungsfeld, das sich an den Bedürfnissen einer nachhaltigen, effizienten und kosten-optimierten Energieversorgung orientiert und gleichzeitig die dafür notwendige Grundlagenforschung vorantreibt.

Das zukünftige Energieversorgungssystem wird zum größten Teil auf erneuerbaren – und damit überwiegend wetterabhängigen - Energien basieren. Energie aus fossilen Ressourcen wird an Quantität abnehmen und sich gleichzeitig an den Erfordernissen einer überwiegend wetterabhängigen Energieversorgung anpassen. Angesichts der stark zunehmenden Bedeutung von Wetter und Klima für die Energieversorgung wird eine möglichst vollständige Beschreibung der Wechselwirkungen des gesamten Energieversorgungssystems mit den meteorologischen Randbedingungen immer wichtiger. Hieraus entsteht ein erheblicher Bedarf an der Entwicklung neuer Mess- und Vorhersagemethoden zur Bereitstellung von spezifisch für Energiesysteme angepassten meteorologischen Informationen. Dazu bedarf es einer hochgradig disziplinübergreifenden Zusammenarbeit von Meteorologie, Physik, Ökologie, Ingenieurwissenschaften, Informatik und Ökonomie, um den vielfältigen Aspekten und Zusammenhängen des gesamten Energiesystems gerecht zu werden.

Ein überwiegend auf fossilen Energiequellen aufbauendes Energiesystem nutzt lagerfähige und transportable Energieträger, die räumlich und zeitlich nach Bedarf genutzt werden. Meteorologische Themen spielten bisher vor allem in der Gaswirtschaft (Bedarfsplanung), in der Kraftwerkseinsatzplanung (z.B. Kühlwasserverfügbarkeit bei thermischen Großkraftwerken), bei Ausbreitungsrechnungen von Luftbeimengungen im Zusammenhang mit Kraftwerksunfällen und an der Strombörse oder zur Kraftwerkseinsatzplanung (Lastprognose) eine Rolle.

Diese Situation verändert sich, wenn das Energiesystem zunehmend große Anteile erneuerbarer Energie auf der Basis von Wind, Sonne, Wasserkraft, Meeresenergie, Biomasse etc. enthält. Erneuerbare Primärenergieträger (z.B. Wind oder Sonnenstrahlung) müssen dort und zu dem Zeitpunkt in Sekundärenergieträger (z.B. Strom) umgewandelt werden an dem sie auftreten. Sie lassen sich wirtschaftlich nur in begrenztem Maße speichern (z.B. Solarenergie in Form von Wärme, Windenergie in Form von Gas, Bioenergie, mobile Speicher in Fahrzeugen) und transportieren. Eine erfolgreiche ökonomische Realisierung von Energieerzeugungsanlagen erfordert eine detaillierte meteorologische Charakterisierung von Standortbedingungen. Gleichzeitig muss sich das Design von Energieerzeugungsanlagen zur Sicherung von Effizienz und Lebensdauer der Anlagen an die meteorologischen Gegebenheiten wie Extremwerte und Variabilitäten (z.B. durch Turbulenz oder dem Spektralverhalten der Strahlung) anpassen. Umfassende Informationen über die räumliche und zeitliche Verfügbarkeit dieser Energiequellen spielen in einem solchen Energiesystem somit eine wesentliche Rolle.

Es werden speziell angepasste und standortgenaue Informationen zu langfristig verfügbaren Ressourcen benötigt. Zusätzlich werden zunehmend genauere Vorhersagen aller relevanten meteorologischen Parameter über Stunden bis hin zu Wochen n. Dazu gilt es z.B. meteorologische Größen über technologie-spezifische Modelle in energiespezifische Größen zu übersetzen (z.B. Windgeschwindigkeit in elektrische Leistung). Die Energiemeteorologie soll relevante Parameter in der erforderlichen Genauigkeit und Auflösung aus meteorologischen Modellen oder Erdbeobachtungssystemen ableiten (z.B. die solare Einstrahlung aus Satellitendaten oder die Photovoltaik-Stromproduktion summiert für einen Netzeinspeisepunkt) oder vom Wetter beeinflusste Größen (z.B. Bioenergieträger oder Kühlwasserverfügbarkeiten) dynamisch kartieren. Aktuelle Ziele sind u.a. die Kostenreduktion der Stromerzeugung bei gleichzeitig verringerter Speichernotwendigkeit durch verbesserte Wettervorhersagen. Zusätzliche Anforderungen stellen die Optimierung von Stromnetz-Betriebsstrategien und die Wechselwirkung verschiedener Energieträger mit ihren räumlichen und zeitlichen Ausgleichseffekten im gesamten Energiemix.

Auf der Verbrauchsseite stellt die Energiemeteorologie an das veränderte Energiesystem angepasste Methoden der Lastprognose und Laststeuerung (z.B. durch die Optimierung von Produktionsprozessen oder in Smart Grids) zur Verfügung. Darüber hinaus ist die Senkung des Gebäudeenergiebedarfs ein wichtiger Baustein der Energiewende, bei dem die Modellierung meteorologischer Einflüsse auf das energetische Verhalten von Gebäuden gefragt ist. Und nicht zuletzt steht die Anpassung der Energiewirtschaft an den Klimawandel auf der Agenda der Akteure der Energiemeteorologie.

Wesentliche Ziele eines Fachausschusses Energiemeteorologie liegen in den Bereichen wissenschaftliche Weiterentwicklung, universitäre Ausbildung, Dialog mit der Energiewirtschaft und der Durchführung entsprechender Veranstaltungen.