Prognosesysteme - GEPS - Green Energy Prognostic Systems

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Prognosesysteme

Leistungen

Hintergrund
Der Anteil regenerativer Energien an der deutschen Stromversorgung steigt stetig. Neben der Windenergie spielt hier die Stromerzeugung aus Solar- und Biogasanlagen eine wesentliche Rolle. Bereits im Jahre 2012 wurde der Bruttostromverbrauch zu fast 25 % aus erneuerbaren Energien gedeckt, wobei die Windenergie einen Anteil von etwas über 8 % hatte. 2013 verzeichnete die Windenergie die höchste Steigerung seit zehn Jahren. So positiv diese Entwicklung im Prinzip ist, die wachsende Bedeutung der regenerativen Energien stellt die Energiemärkte nicht nur in Deutschland vor neue Herausforderungen.

Denn der Wind weht und die Sonne scheint nicht immer. Anders als bei konventionellen Kraftwerken (Kohle, Gas, Kernenergie) unterliegt die Stromerzeugung durch Windenergie- und Photovoltaikanlagen starken tages- und jahreszeitlichen Schwankungen, was zur Folge hat, dass die erzeugte Energie selten der jeweiligen Nachfrage entspricht.

Andererseits verpflichtet das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) die Betreiber der deutschen Energieversorgungsnetze, jeglichen erneuerbar erzeugten Strom ins Netz einzuspeisen. Um Angebot und Nachfrage im Gleichgewicht zu halten, müssen die hohen Fluktuationen deshalb ausgeglichen werden.


Wer auf dem Strommarkt effektiv operieren will muss also wissen, wie viel Energie kurz- bis langfristig aus regenerativen Quellen produziert wird. Benötigt werden Lösungen zur effizienteren Einbindung regenerativer Energien in die Stromnetze, da ein hoher Ausgleichsbedarf stets mit hohen Kosten verbunden ist.

Die von den Betreibern von Windenergieanlagen produzierte Leistung wird zunehmend von Direktvermarktern am Energiemarkt angeboten. So ist der Anteil der in den vier Regelzonen direkt vermarkteten Leistung von Ende 2011 bis Mitte 2014 von einigen Prozent auf mittlerweile z.T. mehr als 90% angestiegen. Es ist damit zu rechnen, dass mittelfristig die gesamte über Windparks erzeugte Leistung auf diesem Wege vermarktet wird.

Operationelle Prognosesysteme

Operationelle Prognosesysteme erlauben es Energieversorgern, Stromhändlern und Netzbetreibern, die fluktuierende Einspeisung von Wind- und Solarenergie wirtschaftlich und technisch effizient zu steuern. Solche Prognosesysteme dienen der Optimierung der Netzauslastung und der Vermeidung von Netzengpässen und basieren auf Vorhersagetechniken, mit denen aus verschiedenen Wetterparametern (z.B. Windgeschwindigkeit oder Strahlung) Leistungsprognosen berechnet werden. Um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, können sowohl die Frequenz der Prognoserechnungen als auch deren zeitlicher Horizont (Kurz-, Mittel- oder Langfristprognosen) beliebig vorgegeben werden. Gleiches gilt für die Form der Bereitstellung der Prognosen  (Datenformat und Übertragungsweg).

Operationell bedeutet, dass die für die Prognoserechnungen benötigten Daten (z.B. aktuelle  Beobachtungsdaten für die an diskreten Anlagen oder Einspeisepunkten anfallende Leistung, Prognosedaten für meteorologische Parameter etc.) automatisch aus verschiedenen Quellen im weltweiten Netz beschafft, auf Plausibilität überprüft, archiviert und mit geeigneten Methoden und Programmen weiterverarbeitet werden. Die für Prognosesysteme benötigten Daten werden i.d.R. kostenfrei bereit gestellt bzw. sind grundsätzlich frei verfügbar.

Bei größeren Unternehmen ist es in der Regel so, dass Prognosen von mehreren Anbietern parallel bezogen und zu sogn. „Metaprognosen" weiterverarbeitet werden, in die alle Einzelprognosen eingehen. Grund dafür ist die Überlegung, sich nicht abhängig von nur einem Anbieter machen zu wollen und bei Lieferausfall eines oder mehrerer Anbieter weiterhin die Firmen-internen Entscheidungs- und Regelsysteme bedienen zu können. Für die Bildung dieser Metaprognosen ist es dabei generell erwünscht, möglichst Einzelprognosen zu verwenden, die auf unterschiedlichen Methoden und/oder Daten beruhen.

Es ist davon auszugehen, dass mit der Zunahme des Anteils regenerativer Energiequellen an der gesamten Stromversorgung ein erhöhter Bedarf an der Regelung der Stromnetze einhergehen und die Nachfrage nach Prognosesystemen deshalb zunehmen wird.

Wind-Leistungsprognosen
Mit denim Bereich Windenergie bereits erstellten operationellen Prognosesystemen können Wind- und Leistungsprognosen für einzelne Windenergieanlagen (WEA) und Windparks oder Leistungsprognosen für die von Windparks an Einspeisepunkten (ESP) oder Umspannwerken (USW) eingespeiste Leistung erstellt werden.

EIGENSCHAFTEN

  • Die Prognosesysteme sind modular aufgebaut mit - abhängig von der Komplexität des Projektes - zwischen 8 und über 30 Teilprogrammen, die jeweils bestimmte Aufgaben übernehmen.

  • Einige der Teilprogramme rufen ihrerseits externe Programme auf, die als lauffähige Versionen vorliegen und z.B. für den FTP-Up- oder -Download oder das Packen von Dateien benötigt werden.

  • Alle Programme sind für eine möglichst schnelle Verarbeitung aller Daten und Informationen ausgelegt und erstellen jeweils eine eigene Protokolldatei.

  • Auf Grund der modularen Struktur der Prognosesysteme ist eine schnelle Anpassung an neue Standorte oder spezielle Anforderungen möglich.

  • Die Systeme erzeugen Prognosen in 15Min-Schritten mit einem Prognosehorizont von bis zu 5 Tagen.

  • Die Ausgabe der Prognoseergebnisse kann in verschiedenen Formaten erfolgen (z.B. ASCII, CSV oder XML).

  • Der gewählte Ansatz folgt dem Anspruch einer größtmöglichen Unabhängigkeit von kostenpflichtigen Daten und Diensten.

  • Als meteorologische Prognosedaten werden momentan die des National Center for Environmental Prediction-NCEP, Global Forecasting System-GFS, USA verwendet (kostenfrei). Es können aber auch Daten aus anderen Quellen (wie z.B. DWD) verwendet werden.

  • Weitere Eingangsdaten sind die für die zu prognostizierenden Elemente bereit gestellten Beobachtungsdaten.

 
 
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