Das Projekt "Teilvorhaben: Prognosen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Kürzestfirstvorhersagen der Wind- und PV-Leistung sind wichtige Parameter für die optimale Betriebsführung von Kombikraftwerken (KB). Im Rahmen dieses Vorhabens sollen die notwendigen Kürzestfirstvorhersagen (Wind und PV) für den Zeitbereich 0-60 Minuten mit hoher zeitlicher Auslösung entwickelt werden. Die Kürzestfirstprognosen zusammen mit aus Wettervorhersagen stammenden, langfristigeren Prognosen der Wind- und PV-Einspeisung sowie der Last dienen dann u.a. als Eingangsparameter für das am ZSW vorhandene Modell P2IONEER für eine optimierte Auslegung und Betriebsführung von KB. Nach Entwicklung und Erprobung der neuen Verfahren wird ein mehrmonatiger Onlinetest mit realen Wind- und PV-Anlagen in einem Testgebiet durchgeführt in den auch Anlagenbetreiber und regionale Energieversorger eingebunden werden. Ein Abschlussworkshop mit allen Beteiligten und Interessenten findet am Ende des Vorhabens statt. Für die Windleistungsvorhersagen wird ein Long-Range-Lidar mit einer Reichweite von bis zu 10 km eingesetzt und erprobt. Vorhersagen der Windleistung über den Zeithorizont der Lidarmessungen hinaus werden mit Maschinellen Lernverfahren (ML) erstellt und anhand unabhängiger Daten validiert. Für den Onlinetestbetrieb wird das Lidargerät auf der Gondel einer Windkraftanlage montiert, um für die Onlinevorhersagen Messdaten zu liefern. Für die Einstrahlungs- und PV-Leistungsprognosen wird eine neue Wolkenkamera mit Fischaugenoptik eingesetzt. Die Daten der Wolkenkamera werden mit viertelstündlichen Satellitendaten verschnitten. Zusammen mit Daten von Wettermodellen werden mit ML-Verfahren Kürzestfristprognosen der solaren Einstrahlung und PV-Einspeisung generiert. Für den Onlinetest wird die Wolkenkamera in der Nähe einer PV-Anlage betrieben. Die Prognosen (Wind, PV) dienen als Eingangsparameter für die optimale Regelung und Steuerung von verteilten Kombikraftwerken, die über Strom- und Gasnetz verbunden sind.
Das Projekt "Versuchsexperimente: Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Meteorologisches Institut durchgeführt. Im Arbeitspaket WP4 des Beobachtungsmoduls O4 werden Felder des Flüssigwassergehalts von Wolken und Niederschlag aus einem Netzwerk vertikal ausgerichteter sowie scannender Wolkenradare und Mikrowellenradiometer bestimmt und die 4-dimensionale Wolkenmorphologie auf Basis eines Sets von Wolkenkameras abgeleitet. Außer für den direkten Vergleich mit den hochaufgelösten Modellrechnungen sollen die Daten zur Interpolation der Wolkenwassergehalte zwischen aufeinanderfolgenden Radarscans dienen. Der kritischste Arbeitsschritt ist die Entwicklung/Anpassung von Software zur Erstellung der 3D-Wolkenberandungen nach dem Stereoverfahren. Dies erfordert zunächst die genaue Charakterisierung der Kameraoptikeigenschaften. Ein erprobtes Verfahren für flüchtige Objekte, wie Wolken, ist uns nicht bekannt; ein entsprechendes Verfahren muss also angepasst oder selbst entwickelt werden. Parallel werden die Standorte für die vier Kameras selektiert, diese probeweise aufgebaut und die Software getestet. Rekonfigurationen der Kameraaufstellungen sind zu erwarten. Die Daten (Filme) werden den Experimentteilnehmern zur Verfügung gestellt. Im zweiten Jahr wird die entwickelte Software zur 3D-Rekonstruktion der Wolkenberandungen auf das Messexperiment angewendet. Liegt nach zwei Jahren ein geeignetes Produkt vor, so kann im dritten Jahr die Weiterverwertung der Wolkenmorphologie für die Generierung von 3D-Feldern von physikalischen Größen wie z.B. Flüssigwassergehalte genutzt werden.