Weltweite Variabilität der Einstrahlung und Konsequenzen für die Solarstromerzeugung
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- Alexandra Heinrich
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1 und Konsequenzen für die Solarstromerzeugung Vortrag für die 4. Fachtagung Energiemeteorologie Bremerhaven Michael Bührer, meteoblue AG, Schweiz 1
2 und Konsequenzen für die Solarstromerzeugung Relevanz und Ziele der Studie Methodenüberblick Datenvalidierung Ergebnisse Schlussfolgerungen 2
3 Relevanz und Ziele der Studie Relevanz: Ziele: Variabilität ist wichtig für Auslegung insbesondere von Batterieund Hybridsystemen Vergleich zwischen Messung und Modell zur Validierung Kennwerte für tagesund jahreszeitliche Variabilität für verschiedene Standorte berechnen Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit von Prognosen kann besser abgeschätzt werden Klassifikation der Strahlungsvariabilität verschiedener Standorte Fehlererkennung & Monitoring Weltweite Variabilitätszonen 3
4 und Konsequenzen für die Solarstromerzeugung Relevanz und Ziele der Studie Methodenüberblick Datenvalidierung Ergebnisse Schlussfolgerungen 4
5 Methodenüberblick Datengrundlage: Methodik: Stündlich aufgelöste Simulationsdaten aus NEMS Modellen der meteoblue AG für Validierung ( ) und Klassifikation ( ) Qualitätskontrolle von Messdaten Validierung der Simulationsdaten anhand der Fehlergrößen Vergleich der Variabilität zwischen Simulations- und Messdaten Stündlich aufgelöste Messdaten von 95 Stationen aus den Quellen: BSRN, GAW, DWD (je nach Verfügbarkeit ) Klassifikation der Strahlungsvariabilität verschiedener Standorte Flächendeckende Berechnung zur weltweiten Einteilung in Variabilitätszonen Erstellung standortspezifischer Analysen. 5
6 und Konsequenzen für die Solarstromerzeugung Relevanz und Ziele der Studie Methodenüberblick Datenvalidierung Ergebnisse Schlussfolgerungen 6
7 Datenvalidierung Modellvalidierung rmae & rstddev berechnet auf Tagesbasis nach MESOR- Handbook of benchmarking (2009) 7
8 Datenvalidierung Modellvalidierung Fehlergrößen sind plausibel und entsprechen den Ergebnissen früherer Validierungen 8
9 Datenvalidierung Vergleich der Variabilität auf Tagesbasis Indikator für Variabilität: Wetterwechsel = Änderung der täglichen Strahlungssumme von >1000 Wh zum Vortag. 9
10 Datenvalidierung Vergleich der Variabilität auf Tagesbasis Die Häufigkeit von Wetterwechseln kann an >90 % der Stationen gut (+/- 10 Tage) reproduziert werden. 10
11 und Konsequenzen für die Solarstromerzeugung Relevanz und Ziele der Studie Methodenüberblick Datenvalidierung Ergebnisse Schlussfolgerungen 11
12 Ergebnisse Modellfehler & Variabilität auf Tagesbasis 12
13 Ergebnisse Modellfehler & Variabilität auf Tagesbasis Es gibt einen Zusammenhang zwischen Variabilität und Fehlerquote der Simulation 13
14 Ergebnisse Klassifikation Europa In Europa sind die meisten Wetterwechsel in Berg- und Küstenregionen zu finden Aride Gebiete und Wüsten weisen die geringste Variabilität auf Abnehmende Variabilität Richtung Nordosten, aufgrund von hohen Bewölkungsanteilen und stabilen Hochdrucklagen. Variabilität erhöht sich in Staulagen von Gebirgen und Küsten. Selbst große Unterschiede auf kleinstem Raum können durch das Modell abgebildet werden. 14
15 Ergebnisse Weltweite Klassifikation 15
16 Ergebnisse Weltweite Klassifikation CAB IZA OUA SBO GOB 16
17 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Cabauw (NL) Wetterwechsel pro Monat: Variabilität schwankt auch saisonal und von Jahr zu Jahr 17
18 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Iza (ES) Wetterwechsel pro Monat: Variabilität schwankt auch saisonal und von Jahr zu Jahr 18
19 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Sede B.(IS) Wetterwechsel pro Monat: Variabilität schwankt auch saisonal und von Jahr zu Jahr 19
20 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Ouaga (BF) Wetterwechsel pro Monat: Variabilität schwankt auch saisonal und von Jahr zu Jahr 20
21 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Gobabeb (NA) Wetterwechsel pro Monat: Variabilität schwankt auch saisonal und von Jahr zu Jahr 21
22 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Cabauw (NL) Variabilität schwankt auch saisonal 22
23 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Iza (ES) Variabilität schwankt auch saisonal 23
24 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Sede B.(IS) Variabilität schwankt auch saisonal 24
25 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Ouaga (BF) Variabilität schwankt auch saisonal 25
26 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Gobabeb (NA) Variabilität schwankt auch saisonal 26
27 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Cabauw (NL) Jahr zu Jahr Variation nimmt mit Bewölkung zu 27
28 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Iza (ES) Jahr zu Jahr Variation nimmt mit Bewölkung zu 28
29 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Sede B.(IS) Jahr zu Jahr Variation nimmt mit Bewölkung zu 29
30 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Ouaga (BF) Jahr zu Jahr Variation nimmt mit Bewölkung zu 30
31 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Gobabeb (NA) Jahr zu Jahr Variation nimmt mit Bewölkung zu 31
32 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Cabauw (NL) Inter- und Intraannuelle Variabilität nimmt mit Bewölkung zu 32
33 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Iza (ES) Inter- und Intraannuelle Variabilität nimmt mit Bewölkung zu 33
34 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Sede B.(IS) Inter- und Intraannuelle Variabilität nimmt mit Bewölkung zu 34
35 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Ouaga (BF) Inter- und Intraannuelle Variabilität nimmt mit Bewölkung zu 35
36 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Gobabeb (NA) Inter- und Intraannuelle Variabilität nimmt mit Bewölkung zu 36
37 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Cabauw (NL) Variabilität des Tagesverlauf ist Mikroklima spezifisch 37
38 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Iza (ES) Variabilität des Tagesverlauf ist Mikroklima spezifisch 38
39 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Sede B.(IS) Variabilität des Tagesverlauf ist Mikroklima spezifisch 39
40 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Ouaga (BF) Variabilität des Tagesverlauf ist Mikroklima spezifisch 40
41 Ergebnisse Standortspezifische Analysen: Gobabeb (NA) Variabilität des Tagesverlauf ist Mikroklima spezifisch 41
42 und Konsequenzen für die Solarstromerzeugung Relevanz und Ziele der Studie Methodenüberblick Datenvalidierung Ergebnisse Schlussfolgerungen 42
43 Schlussfolgerungen für Strahlungswechsel Fehlergrößen der Simulation plausibel und mit früheren Validierungen vergleichbar Häufigkeit von Wetterwechseln an 90 % der Orte mit Simulationen reproduzierbar Starker Zusammenhang zwischen Variabilität und Modellfehler Modell ermöglicht hochaufgelöste Abbildung des Strahlungsklimas Variabilität des Strahlungswetters ist standortspezifisch: o Saisonale Schwankungen sind je nach Standort und von Jahr zu Jahr unterschiedlich o Bewölkung erhöht die Inter- und Intraannuelle Variabilität des Strahlungswetters o Variabilität des saisonalen Tagesverlaufes spezifisch für das lokale Mikroklima Simulationen bilden die Eigenheiten von Standorten flächendeckend ab Gute Basis für Planung von PV-Anlagen-Auslegung und Speicherstrategien 43
44 Noch Fragen? Herzlichen Dank für ihre Aufmerksamkeit! 44
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