Ein Forscherteam hat ein Jahr lang die Monitoringdaten von Solaranlagen und deren Sensoren mit den Realdaten von 25 Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) in Deutschland verglichen. Das Ergebnis: Die Temperaturänderungen in der Atmosphäre hängt nicht nur von den Wolken und den Treibhausgasen ab, sondern auch von den Aerosolpartikeln. Diese winzigen Feinstaubpartikel schweben in der Luft und können die Sonneneinstrahlung zurückstrahlen oder aufnehmen, auch wenn sie nur ganz klein sind. Je mehr dieser Partikel in der Luft sind, desto weniger Sonnenenergie kommt auf der Erde und so auch auf den Solarmodulen an.
Bis zu 500 Kilowattstunden Unterschied
Am Projekt waren Forscher des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (Tropos), dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und dem Internationalen Zentrum für Nachhaltige Entwicklung (IZNE) der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg beteiligt. Sie haben in einem Langzeitversuch gemessen, wie die Aerosole den Ertrag von Photovoltaikanlagen beeinflussen. Die jetzt veröffentlichte Auswertung ergab für das Beispieljahr 2015, dass es in Deutschland ein deutliches Gefälle in der Sonnenenergie gibt. Aufgrund des höheren Sonnenstandes scheint im Süden der Bundesrepublik die Sonne im Jahresmittel mit bis zu 500 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr intensiver als im Norden.
Weniger Ertrag im Osten
Da im Osten mehr Aerosole aus kontinentalen Quellen ankommen, wird dort die Sonneneinstrahlung stärker von den kleinen Feinstaubpartikeln abgeschwächt als im Westen. Da sich beide Effekte überlagern, liegt der Ertrag von Photovoltaikanlagen an der Neiße, an Grenze zu Polen um bis zu 50 Kilowatt pro Quadratmeter niedriger als in den Alpen.
Aerosole bei Prognosen berücksichtigen
Allerdings spielen in der Praxis noch weitere Einflussfaktoren eine Rolle, wie beispielsweise die Bevölkerungsdichte, die Ansiedlung von Industrie- und Landwirtschaftsunternehmen und natürlich auch die Höhe, in der die Solaranlage steht. „Dennoch sollte die Strahlungswirkung von Aerosol bei den tagesaktuellen Prognosen für Solarstrom unbedingt mit berücksichtigt werden“, betont Hartwig Deneke, Leiter der Arbeitsgruppe Satellitenfernerkundung am Tropos.
Netzbetrieb besser steuern
Dies ist nicht nur für die Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen wichtig, sondern vor allem für die Netzbetreiber. Denn je mehr Photovoltaikgeneratoren einspeisen, desto stärker wirken sich auch kleinste Änderungen aus. Um die Netze auch bei steigenden Anteil von Solarstrom besser steuern zu können, sollten sie die Staubpartikel mit einkalkulieren. Allerdings sind noch weitere Untersuchungen notwendig, um den Einfluss der Aerosole genauer und auf regionale Räume beschränkt abschätzen zu können.
Längeren Zeitraum auswerten
Dennoch unterstreicht die Studie unterstreicht, dass Bodenmessungen der Sonneneinstrahlung als Referenz wichtig sind, da die tatsächliche Sonnenenergie auf den Solaranlagen sehr stark schwankt und dies bisher nur teilweise von Luftqualitätsmodellen vorhergesagt werden kann. Die jetzt veröffentlichte Analyse sei ein wichtiger Schritt zu einem exakten Solarwetterbericht, der Weg dorthin sei aber noch lang, betonen die Forscher. „In unserer Studie konnten wir nur ein Jahr auswerten. Sonneneinstrahlung und Luftqualität schwanken aber zwischen den Jahren mitunter deutlich“, weiß Jonas Withuhn vom Tropos. „Wir wollen daher im nächsten Schritt mit den Jahren 2003 bis 2021 einen längeren Zeitraum auswerten und sind gespannt, ob unsere Erkenntnisse aus 2015 auch auf andere Jahre 1 zu 1 übertragbar sind“, stellt er in Aussicht.
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