(BWK 09/2002) Nichts ist unbeständiger als der Wind.

Mal bläst er kräftig, dann ist plötzlich wieder Flaute. Vor

allem für die Kraftwerkseinsatzplanung war das bisher

ein Problem. Denn um die Unwägbarkeiten der

Windenergie auszugleichen, mussten bislang

regelmäßig mehr Kraftwerkskapazitäten vorgehalten

werden, als eigentlich nötig – mit allen unangenehmen

Folgen, die damit verbunden sind, von den unnötigen

Kosten bis hin zum CO2-Ausstoß. All das könnte schon

2003 der Vergangenheit angehören. Denn mit einem

neuen Prognoseverfahren will das ISET – das Institut

für Solare Energieversorgungstechnik e.V an der

Universität Kassel – jetzt für Planungssicherheit

sorgen: für große Verbundunternehmen wie E.ON oder

Vattenfall, die sich aktiv an diesem Projekt beteiligen,

aber auch für die zahlreichen Energiehändler. Mit

beteiligt an diesem Projekt: der Deutsche Wetterdienst,

der eine wichtige Datenbasis für die Prognose liefert,

und der Senftenberger Spezialist für das

Energiedatenmanagement AKTIF Technology, der die

Softwaremodule für den Einsatz in den Leitwarten,

aber auch eine Online-Version realisiert. Damit kann

die Prognose künftig deutschlandweit beliebigen

Teilnehmern gegen Gebühr via Internet zur Verfügung

gestellt werden.

Das Wissen, wie viel Energie aus Windkraftanlagen am

nächsten Tag zur Verfügung stehen wird, ist bares Geld

wert. Denn die Windenergie ist längst zu einem

wichtigen Faktor im Energiemix geworden. Allein im

letzten Jahr, das eher „windschwach“ ausfiel,

erzeugten die mehr als 11300 Windkraftanlagen in

Deutschland mit einer Leistung von 8700 MW ca. 10,7

Mrd. Kilowattstunden Energie, und damit rund 2 % der

Gesamtversorgung. Nicht nur die

Übertragungsnetzbetreiber haben deswegen ein sehr

großes Interesse an genauen Prognosen. Denn auf

dieser Basis könnte die Netzlast sehr viel genauer

kalkuliert werden und es würde nicht unnötig Kohle,

Gas oder Öl verfeuert, nur um die Unwägbarkeiten der

Windenergie auszugleichen. Eine genaue Prognose

der Windleistung wäre aber auch die Grundlage, um

Windenergie endgültig zu einem handelbaren Gut zu

machen. Denn nur auf der Basis zuverlässiger Daten

kann man kaufen und verkaufen, lassen sich

Fahrplanabweichungen kurzfristig ausgleichen, kurz

gesagt: lassen sich mit Windenergie im liberalisierten

Markt echte Geschäfte machen. Entsprechend groß ist

das Interesse der Energiehändler an einer

Windleistungsprognose, und vor allem an einem

einfachen Zugriff auf die Ergebnisse. Dass diese

Informationen vielleicht schon 2003 via Internet zur

Verfügung stehen – gegen Gebühr versteht sich – ist

einem Prognosemodell des ISET zu verdanken,

dessen Vorläufer schon heute der E.ON hilft, den

Kraftwerkseinsatz in ihrem Netzgebiet weitaus besser

zu planen, als das bislang möglich war.

Neuronale Netze machen genaue Vorhersagen

möglich

Schon 1998 hatte die ISET begonnen, sich genau in

diesem Netzgebiet intensiv mit der Windleistung zu

befassen. Da die direkte Erfassung der

Windleistungsdaten aus allen installierten

Windenergieanlagen mit derzeit existierender Technik

nicht möglich ist, hatte man zunächst damit begonnen,

ein Modell für die Ermittlung der zeitgleich erzeugten

Windleistung zu entwickeln. Auf Basis repräsentativ

ausgewählter Anlagen ist es damit möglich, die

erzeugte Windleistung für bestimmte Regionen, aber

auch für das gesamte Netzgebiet hochzurechnen.

Nachdem man so den „Ist-Zustand“ sehr genau

bestimmen konnte, war der nächste logische Schritt,

ein Prognoseverfahren zu entwickeln, das die künftige

Entwicklung der Windleistungserzeugung vorhersagen

kann.

Am ISET entschloss man sich dabei für den Einsatz

Neuronaler Netze, für ein Verfahren also, das der

Arbeitsweise des menschlichen Gehirns

nachempfunden ist. Für die repräsentativen Standorte

stellt der Deutsche Wetterdienst prognostizierte

Winddaten in 1-Stunden-Intervallen für einen

Vorhersagezeitraum von bis zu 72 Stunden zur

Verfügung. Diese Daten werden ständig mit den

gemessenen Winddaten verglichen und mit Hilfe

statistischer Verfahren kalibriert, d.h. von

systematischen Abweichungen bereinigt. Die

zugehörige Windleistung wird nun mit Hilfe der

Neuronalen Netze berechnet, die mit gemessenen

Wind- und Leistungsdaten aus der Vergangenheit

trainiert werden, um die Relation zwischen

Windgeschwindigkeit und Windparkleistung zu

erlernen. Die Vorteile dieses Verfahrens: das System

kann Zusammenhänge erkennen und auf diese Weise

„dazulernen“. Wenn man neben den Vorhersagen für

die Windstärke auch andere Wetterdaten einspielt

(Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck etc.) erkennt

das System, ob sich diese Faktoren ebenfalls auf die

Windleistung auswirken, ganz ohne komplexe

physikalische Modelle, allein durch „Beobachtung“. Auf

dieser Basis kann das System aber auch Ergebnisse

bei unvollständigen oder widersprüchlichen

Eingangsdaten „erraten“. Diese Methode ist anderen

Verfahren, die den Zusammenhang von

Windgeschwindigkeit und Leistung mit Hilfe von

Leistungskennlinien einzelner Anlagen berechnen,

überlegen, da der tatsächliche Zusammenhang

zwischen gemessener Windgeschwindigkeit und

Windparkleistung abhängig von einer Vielzahl von

lokalen Einflüssen und daher sehr komplex, d.h.

physikalisch schwer zu beschreiben ist.

Zusätzlich verfeinert werden die Prognosen, indem

man in einem zweiten Modul zu den prognostizierten

meteorologischen Daten die tatsächlichen, online

gemessenen Windparkleistungen der nahen

Vergangenheit als Eingangsgrößen für das Modell

nutzt. Auf diese Weise lassen sich Kurzzeitprognosen

über einen Zeitraum von 3 – 6 Stunden aufstellen, die

nochmals exakter sind, als die 24 – 72-

Stundenprognosen.

Genaue Vorhersagen für ganz Deutschland via

Internet

Nachdem das ISET mit einem ersten Prognosemodell,

das an die Gegebenheiten des E.ON Netzes angepasst

ist, bereits sehr zuverlässige Vorhersagen erzielt hat,

soll dieses Modell nun schrittweise für den Einsatz im

gesamten deutschen Verbundnetz erweitert werden.

So wird nun zunächst das Modell auf das Netzgebiet

der Vattenfall Europe Transmission GmbH erweitert,

um dann bis spätestens Ende kommenden Jahres

Prognosen für ganz Deutschland fahren zu können.

Die Aufgabe, diese Prognosen dann auch für alle

diejenigen nutzbar zu machen, die diese Informationen

benötigen, hat der Senftenberger Spezialist für das

Energiedatenmanagement AKTIF Technology

übernommen. Er ist sowohl für die Entwicklung und

Implementierung der entsprechenden

Softwarelösungen in den Leitwarten der

Übertragungsnetzbetreiber zuständig, als auch für die

Entwicklung der Online-Version. Hier können dann die

Windleistungsprognosen täglich aktuell abgerufen

werden, nicht gratis sondern gebührenpflichtig, und

auch nicht in der Detailtiefe, wie sie den

Übertragungsnetzbetreibern zur Verfügung stehen.

Denn die werden künftig auch regional sehr genau

vorhersagen können, wie sich die Windleistung

entwickeln wird, bis hinunter zu einem Raster von 10

mal 10 Kilometern. Detaillierte Informationen, die schon

aus Wettbewerbsgründen sicher nicht der

Allgemeinheit zugänglich gemacht werden.

Autor: Uwe Pagel

Kontakt:

AKTIF Technology GmbH – Silke Otum

Töpferstr. 9 – D-01968 Senftenberg

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ISET Institut für Solare Energieversorgungstechnik

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