Energieprognose Wetten auf den Wind

Deutschlands Energiekonzerne kämpfen mit dem Wetter. Bei Sturm liefern Windräder zu viel Elektrizität, bei Flaute zu wenig. Eine Oldenburger Firma verspricht Abhilfe: Sie prognostiziert Wind- und Stromstärken bis zu zehn Tage im Voraus - und drängt damit in einen äußerst lukrativen Markt.

Aus Oldenburg berichtet Henning Zander

dpa

Der Wind weht schwach bis mäßig über Deutschland hinweg, an vielen Orten drehen sich die Rotorblätter der Windanlagen träge. Um 17 Uhr produzieren die insgesamt gut 20.000 Propeller, die über Deutschland verteilt stehen, rund ein Gigawatt Strom. Dann frischt an der Nordsee die Brise auf, und bis 21 Uhr steigert sich die Leistung auf zwei Gigawatt.

Im Technologie- und Gründerzentrum Oldenburg, bei der Firma Energy & Meteo Systems, werden diese Schwankungen genau registriert. Die Stärke des Windes ist die Geschäftsbasis des Unternehmens. Bis zu zehn Tage im voraus können Unternehmensgründer Matthias Lange und Ulrich Focken Windstärken in unterschiedlichen Regionen der Welt prognostizieren - und sagen, wie viel Strom die Luftströme produzieren.

Die Wind-Prognose hat eine gute geschäftliche Zukunft: 40 Windparks will die Regierung in den kommenden Jahrzehnten in Nord- und Ostsee bauen lassen. Zusammen soll deren Leistung bei steifer Brise so stark sein wie die von zwölf mittelgroßen Atommeilern. Da der Wind jedoch bläst, wann er will, schwankt die Energiemenge stark.

Prognosesysteme werden somit zu einer immer wichtigeren Voraussetzung für die Ökostrom-Wende: Je stärker Deutschlands Fabriken und Straßenlaternen von unsteten Energiequellen abhängen, desto zuverlässiger müssen die Stromversorger im Voraus vor Flauten gewarnt werden. So lassen sich plötzliche Leistungstäler - schlimmstenfalls sogar Blackouts - vermeiden.

Entsprechend drängen die ersten Unternehmen in den neuen Markt, Firmen wie Meteocontrol, Meteomedia Energy - oder eben die Energy & Meteo Systems von Focken und Lange.

Das Prognosesystem, das die beiden Physiker entwickelt haben, macht vorhersehbar, ob und wann konventionelle Kraftwerke bei einer Flaute einspringen müssen. Bei starkem Wind hingegen wissen die Betreiber von Atom- und Kohlekraftwerken im Voraus, wann sie weniger Energie ins Netz einspeisen können, um Überkapazitäten zu vermeiden.

Überblick über rund ein Drittel der in der Welt produzierten Windenergie

Die beiden Wissenschaftler haben sich während ihrer Dissertationen an der Universität Oldenburg kennengelernt. Lange beschäftigte sich mit der Beschreibung der Unsicherheit von Windleistungsprognosen, Focken mit den Auswirkungen der thermischen Schichtung der Atmosphäre auf die Vorhersage der Windleistung. Ihre Forschungsergebnisse sind die Grundlage der heutigen Arbeit von Energy & Meteo Systems.

Seit der Gründung ihrer Firma 2004 haben Focken und Lange die Prognosen immer weiter ausgebaut. Inzwischen haben sie einen Überblick über rund ein Drittel der in der Welt produzierten Windenergie: rund 42 von etwa 130 Gigawatt Leistung. An den Firmenservern hängen Australien, weite Teile Nordamerikas, die meisten Länder der EU, inklusive Deutschland.

Inzwischen wird die Firma von der Bundesregierung unterstützt. Energy & Meteo Systems nimmt an dem Projekt E-Energy teil, in dessen Rahmen Umwelt- und Wirtschaftsministerium sowie zahlreiche Großunternehmen insgesamt 140 Millionen Euro für Projekte bereitstellen, die sich mit der Modernisierung der deutschen Stromnetze zu sogenannten Smart Grids befassen. Im Rahmen von E-Energy werden gleich eine ganze Reihe neuer Technologien versuchsweise in die regionalen Stromnetze eingegliedert, unter anderem E-Autos, Kleinkraftwerke für Verbraucher oder Waschmaschinen, die selbständig entscheiden, wann sie Strom verbrauchen.

In einem solch komplexen Stromnetz entstehen Schwankungen nicht nur auf der Erzeugerseite, sondern auch bei den Verbrauchern. Die Bedeutung von Prognosesystemen wird also künftig weiter wachsen. Die Vorhersage des Stromflusses ist damit eine wichtige Voraussetzung für die deutsche Energie-Revolution.

Grundstein für den Echtzeit-Strommarkt

Die Regierung findet Energy & Meteo sowohl unter ökologischen als auch unter ökonomischen Gesichtspunkten attraktiv. Denn das Prognosesystem befördert nicht nur die Einspeisung alternativer Energien. Es soll langfristig eine ganz neue Art des Stromverkaufs ermöglichen: einen Echtzeit-Markt, auf dem Energieerzeuger- und Verbraucher aller Art zu minutenaktuell schwankenden Preisen Strom handeln.

Derzeit erfahren Händler über Energy & Meteo immerhin schon, wie viel Windstrom zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft zur Verfügung steht - und können darauf ihre Geschäftsstrategie abstimmen. Mit den Daten arbeiten australische Trader an der Strombörse genauso wie deutsche Netzbetreiber, zum Beispiel RWE Chart zeigen oder EWE.

Aber auch für die Betreiber von Windanlagen wird die Prognose immer wichtiger. Seit dem 1. Januar 2009 haben sie die Möglichkeit, aus dem Vergütungssystem des Erneuerbaren Energiegesetzes (EEG) monatsweise auszusteigen, um ihren Strom direkt an der Strombörse zu vermarkten. Dafür ist es allerdings wichtig zu wissen, wie viel Strom zu einem bestimmten Zeitpunkt voraussichtlich erzeugt wird.

Wie das Prognosesystem funktioniert

Natürlich gibt es dafür nie eine hundertprozentige Gewissheit. Für Flächen von der Größe Deutschlands hat das von Matthias Lange und Ulrich Focken entwickelte System Previento zur Windleistungsvorhersage eine mittlere Abweichung von drei Prozent für einen Tag im Voraus. Je kleiner die Einheit - bis hin zu einer einzelnen Windkraftanlage - desto größer werden die Schwankungen in der Prognosegenauigkeit.

Um möglichst zuverlässige Ergebnisse zu erzielen, bedient sich die Firma der Daten führender internationaler Wetterdienste. Jeder Wetterdienst hat je nach Region und Wetterlage seine Stärken und Schwächen. "Angenommen, ein Tief zieht von Frankreich nach Deutschland", sagt Ulrich Focken, "dann sind auch häufig die Vorhersagen von Meteo-France am besten."

Die Wetterdienste haben die Welt in Karos von 2,5 bis 50 Kilometer Breite und Länge unterteilt. Um die Prognose innerhalb dieser Gebiete weiter zu verfeinern, speisen Focken und Lange ihre Computer mit Geländeprofilen. "Früher sind wir tatsächlich noch überall hingefahren und haben uns die Umgebung angeschaut", sagt Lange. Inzwischen allerdings werden die meisten Daten schon von den Windanlagenbetreibern zur Verfügung gestellt. Ein Plausibilitätscheck erfolgt unter anderem über Google Earth. "Man möchte schließlich wissen, was der Wind schon alles gesehen hat, bevor er die Anlage erreicht", sagt Lange.

Wie schnell der Wind die Anlagen anströmt, hängt unter anderem vom Untergrund ab. Stehen rings herum Wälder, Wiesen oder Kornfelder, oder steht die Anlage gar im Wasser? Auch die thermische Schichtung am Standort spielt eine Rolle. Wie erwärmt sich der Untergrund? In welcher Höhe wird die Anlage optimal ausgelastet?

Ist das System erst einmal eingerichtet, wird die Windleistung automatisch errechnet. Zehn von 20 Mitarbeitern bei Energy & Meteo Services sind als Informatiker damit beschäftigt, die Serverfarm mit den Daten zu pflegen. Ein Ausfall würde für die Kunden einen Schaden von gleich mehreren Millionen Euro bedeuten. Zur Sicherheit gibt es zum Standort Oldenburg noch einen Zwilling in Bremerhaven: Computer mit den gleichen Daten, die zur Not einspringen können. Für die Ereignisse, die sich nicht vorhersagen lassen.

Forum - Neue Ideen zum Energieproblem?
insgesamt 3491 Beiträge
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Seite 1
AndyH 20.08.2009
1.
Zitat von sysopSchwindende Ressourcen, steigende Preise: Die Frage nach den Energie der Zukunft wird drängender. Welche Ideen sind für Sie zukunftsfähig und Erfolg versprechend?
Kohle ist in Unmengen vorhanden. Alleine die deutschen Braunkohlereviere haben so viel Energiegehalt wie Iraks Ölfelder zusammen. Steinkohle gibt es in Osteuropa, Asien, Australien und Amerika en mass, oft als Tagebau. Öl ist nicht verschwunden. Als Öl gegen 150$ hochspekuliert wurde, fand man in kurzen Abständen neue Lagerstätte. Inzwischen nicht mehr weil wieder spottbillig, also nicht lohnt zu suchen. Die Lager sind randvoll, die Tankschiffe dümpeln als Lager auf hohe See. Gas gibt es mehr als Öl, selbst Norwegen fand neue gigantische gasvorkommen. Russland und Mittelasien hat bald 3 Pipelines nach Westeuropa und Katar kaufte sich eine Flotte Flüssiggastanker zusammen. Methan gibt es als Methanhydrate in unglaublichen Mengen an allen Küsten. Ausreichend für Jahrhunderte. Japan und USA basteln schon am industriellen Gewinnung. Uran und Thorium gibt es ebensfalls für Jahrhunderte. Bislang verbrennt man die Reste des kalten Krieges, was die Preise drückt und sogar gut laufende Minen zur Schliessung zwingt. Strompreis ist nahezu unabhängig vom Uranpreis, deshalb sind Kernkraftwerke langfristig preisstabilisierend. Neue Reaktortypen wie EPR und THTR sowie die Versuche mittels Transmutation zeigen, dass auch in 100-300 Jahren noch genug Energie erzeugt werden kann. Dagegen Biomist wie Hühnerfeder in Energieträger zu verarbeiten ist ziemlich aussichtslos. Einerseits ist es aufwändig und teuer, andereseits mikrige Mengen. Die Bioenergie Thema ist auch sehr leise geworden, nach den Hungeraufständen 2008 und auch die Zwangsbeimischungsunfug hat sich auch relativiert. Alle "alternativen" Energien werden Subventioniert, sind damit wirtschaftsschädlich und nur als ideologische Feigenblattt tauglich.
bluaMauritius, 20.08.2009
2.
Zitat von sysopSchwindende Ressourcen, steigende Preise: Die Frage nach den Energie der Zukunft wird drängender. Welche Ideen sind für Sie zukunftsfähig und Erfolg versprechend?
Seit über 250 Jahren gibt es den Hydraulischen Widder der Gebr. Montgolfiers. Seit 1920 gibt es das UK patent specification für Gaetano Sallusto's Kurzdruck-Wasserkraftwerk mit Kolbenzylindermaschine, daraus ist später auch Gravitations-Resonator entstanden. Es geht darum, dahs eine Kraft (z.B. hydrostatische Kraft) auch wenn nur kurzzeitig präsent, wegen ihres Vektors und ihrer Gröhsse (zB. bedingt durch Steigleitungshöhe und mit Druck beaufschlagte Fläche) dennoch - wie auch andere kurzzeitig wirkenden Kräfte auf anderen Gebieten - eine Bewegung einer berührten Masse bewirkt, wenn diese nachgeben kann (z.B. zum Antrieb eines der Kraft entsprechenden Schwungrades über Kolben, Kolbenstange, Pleuel und Kurbel), -oder ob dies unmöglich sei, weil so ein Kolben (s.o.) nicht 1 cm weit komme. Meinung eines Schamanen, der sofort auf die Linie der Kraftwirkungsleugner eingeschwenkt war (bei SPIEGEL, der neuerdings auch festlegt, was zu erforschen sei und was nicht?? und der eine sachliche] Antwort an alida80 nicht mehr freigab, den Strang einfach abschloss). Man staune: Zitat alida80: --> " Ich bewundere die Geduld, welche viele hier bisher an den Tag gelegt haben. Sie sehen, wozu es geführt hat? Ich hatte einen solchen "Erfinder" in meiner Familie. Interessanterweise hat mich das bewogen, Physik zu studieren. Ein bisschen ist hängen geblieben, denn schon seit meinem Studium sammele ich diese Art von Erfindungen, mache saubere technische Zeichnungen und lesbare Beschreibungen daraus. Irgendwann werde ich auch mal ein Buch darüber schreiben; .... Sie können hier nicht argumentieren, das haben sie alle inzwischen sicher gemerkt. Was sie hier sehen, ist so eine Art Fundamentalismus, der genau einen Lehrsatz kennt: "Wer das Gleiche sagt wie ich ist ein Experte, jeder andere hat mich nicht verstanden (weswegen die Beschreibung der Erfindung ad nauseam wiederholt wird), ist dumm und/oder von meinen Gegnern bezahlt". Mit dieser Art Fundamentalismus kann man nicht diskutieren. Einer von Ihnen hat es mit paradoxer Intervention versucht. Das soll manchmal bei Fundamentalisten klappen, aber hier beißen sie auf Granit. In der Tat finden sich bei diesen Erfindern immer wieder die gleichen Denkfehler: Kraft wird mit Arbeit verwechselt, es existiert ein allenfalls schwurbeliger Energiebegriff, Maßeinheiten und Begriffsdefinitionen werden durcheinander geworfen. Kurz gesagt: die physikalischen Begrifflichkeiten werden nicht verstanden. Einige Beispiele haben sie hier schon gesehen (...) " Zitat Ende.
Roller, 20.08.2009
3.
Zitat von sysopSchwindende Ressourcen, steigende Preise: Die Frage nach den Energie der Zukunft wird drängender. Welche Ideen sind für Sie zukunftsfähig und Erfolg versprechend?
Unser großes Problem ist das 50 Hz Hochspannungsnetz. Elektrizität ist nicht für große Energietransporte geeignet. Dafür ist das hier zigmal besser geeignet:http://www.subbrit.org.uk/sb-sites/sites/h/hydraulic_power_in_london/ Das hat früher in London funktioniert und würde auch heute noch sehr gut in Deutschland funktionieren, zumal der dafür erforderliche Druck kostenlos vorhanden ist. Fuer grosse Leistungen ist es nach wie vor viel! besser, die Energie mit Rohrleitungen als mit elektrischen Kabeln zu uebetragen. Das kommt daher,weil bei einer Rohrleitung das Verhaeltnis von Reibungsflaeche zur uebertragenen Leistung immer kleiner wird mit steigendem Rohrdurchmesser. Bei einem Elektrokabel bleibt dieses Verhaeltnis fast bei jedem Kabeldurchmesser konstant. Es ist daher viel besser kleine Leistungen elektrisch zu uebertragen und grosse Leistungen hydraulisch. Nehmen wir einmal an, wir haetten zwei gleichlange Kabel, eines mit dem halben Durchmesser des anderen und schalten diese in Reihe . Legen wir jetzt eine spannung an, stellt sich ein Spannungsteiler von 1:4 ein, da das duennere Kabel den vierfachen Widerstand hat. Es entstehen in diesem Falle ca. 20% Verluste. Uebertragen wir diesen Fall auf eine Rohrleitung, dann stellt sich jedoch ein Druckteiler von 1:40 ein, da ein Rohr mit doppeltem Durchmesser vierzigmal besser leitet. Es entstehen dann nur noch ca 2,5% Verluste. Das zeigt, dass bei groesseren Durchmessern ein Rohrleitungsnetz mindestens 10 mal stabiler als ein Kabelnetz ist. Bei kleineren Durchmessern ist jedoch das Kabel dem Rohr schnell um ein vielfaches ueberlegen. Der Leitwert des Rohres aendert sich mit d^5,33 und der Leitwert des Kabels aendert sich mit d^2/4 . Hieraus kann man ersehen, dass bei d=1 ist das Rohr jedoch dem Elektrokabel sehr schnell um ein Vielfaches ueberlegen. Wuerde man jetzt bundes -oder europaweit statt des Hochspannungsnetzes ein Hochdruckwassernetz aufbauen, haette man folgende Vorteile.: -ein fast betriebskostenloser Betrieb, ohne CO2 Erzeugung, da der Betriebsdruck in hochgelegenen Staudaemmen kostenlos zur Verfuegung steht. -Vervielfachung des bisherigen Ertrages aus Wasserkraft durch den Hoehengewinn des Drucknetzes. -hydraulische Windräder können Windenergie mit hohem Wirkungsgrad, mit minimalem Aufwand an jeder Stelle in das Drucknetz einspeisen und damit Windenergie grundlastfähig machen. - Da die Energie nicht mehr mit 50 Hz Takt in das Netz eingespeist werden muss, kann der Ertrag aus Windkraft mit hydraulischen Windraedern durch Auslassung des elektrischen Weges mehr als verdoppelt werden. - Hochspannungsleitungen reichen nur bis max. ca. 500km, Rohrleitungen haben jedoch kein Leistungs- und kein Enfernungslimit. - die Verluste im Rohrnetz gehen gegen Null im Vergleich zum Elektrokabel. -keine Verschandelung der Landschaft mit Hochspannungsmasten -dezentrale Energieversorgung zerstört die Monopolstellung der EVU. -das Trinkwasserproblem wird nebenbei gelöst. Obwohl hier durchweg alle die technische Diskussion ablehnen, ("Da wär schon längst jemand drauf gekommen", "Wie oft soll man es denn noch widerlegen?" ) hoffe ich doch endlich mal konkret auf technisch- physikalischer Ebene widerlegt zu werden. Gruß Roller
medienquadrat, 20.08.2009
4.
Zitat von sysopSchwindende Ressourcen, steigende Preise: Die Frage nach den Energie der Zukunft wird drängender. Welche Ideen sind für Sie zukunftsfähig und Erfolg versprechend?
kommt mir vor, wie der lungenkranke Kettenraucher, der auf Mentholzigaretten umsteigt und als Krönung seines wiedererweckten Gesundheitswahns auch noch eine Zigarettenspitze benutzt!
Edgar, 20.08.2009
5.
Zehn Prozent dessen, was als EE-Subvention zum Fenster hinaus geworfen wird, in die Fusionsforschung stecken, und in der nächsten Generation steht Energie in unbegrenzten Mengen zur Verfügung.
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