Nutzung von Satellitendaten zur Beurteilung der räumlich-zeitlichen Variabilität und Komplementarität des solaren Energieangebotes – eine Fallstudie für Deutschland

Die Einbindung der Solarenergie in den deutschen Energiemix hat sich in den vergangenen zwei Jahrzehnten vervielfacht. Daher wird es immer wichtiger, die räumlich-zeitlichen Schwankungen der Sonnenenergie zu quantifizieren, um die Ausbau von Photovoltaikanlagen in der Fläche effizient zu fördern und damit die Stromnetze zu stabilisieren. Nur umfassende Informationen über die langfristige kleinräumige Variabilität der am Boden eintreffenden Sonnenstrahlung liefern die gewünschten Angaben für den Ausbau der PV-Netze. Wolken und bis zu einem gewissen Grad Aerosole sind im Wesentlichen für die beobachteten Veränderungen des Angebotes an Sonnenenergie verantwortlich. Als Beispiel für diese Untersuchung wurde Deutschland herangezogen, wo die Solarenergie derzeit rund 8% der jährlichen Stromerzeugung ausmacht. Die Tageswerte eines 25-jährigen Datensatzes (1991-2015) aus Satellitenmessungen wurden analysiert. Sie zeigen die langfristige, großräumige Entwicklung des solaren Angebotes und der Dynamik der Bewölkung auf klein-räumlichen Maßstab (0,05° × 0,05°). Der deutlichste langfristige Anstieg der Sonneneinstrahlung wurde im Frühjahr beobachtet, beeinflusst vor allem durch die jahreszeitlichen Veränderungen der Bewölkung. Der ausgeprägte Jahreszyklus der Sonneneinstrahlung verstärkt den Bedarf an Speichersystemen, um die geerntete Sonnenenergie in Zeitabschnitte innerhalb des Jahres mit geringer Sonneneinstrahlung zu übertragen. Darüber hinaus gibt es in den verschiedenen Regionen kaum eine Komplementarität zwischen Solar und Solar, da ihre zwischenräumliche Dynamik keine signifikanten Unterschiede aufweist. Die vorgeschlagenen Methoden zur Bewertung der Komplementarität zeigen explizit die Bereiche auf, in denen das Solarenergiepotenzial noch nicht voll ausgeschöpft ist und zusätzliche PV-Kapazitäten gebaut werden sollten. Aus diesen Ergebnissen lässt sich schließen, dass es auf nationaler Ebene weitere Potenziale für die komplementäre Nutzung der Solarenergie in Deutschland gibt.