Studie: Einfluss der Sonnenfinsternis im März 2015 auf die Solarstromerzeugung in Deutschland

Einfluss der Sonnenfinsternis im März 2015 auf die Solarstromerzeugung in Deutschland Johannes Weniger - Joseph Bergner - Tjarko Tjaden - Volker Quaschning

36 Seiten
Herausgeber: HTW Berlin
Oktober 2014

Kurzfassung

Diese Studie untersucht die Auswirkungen der Sonnen­finsternis am 20. März 2015 auf die Strom­erzeugung von Photo­voltaik­anlagen (PV-Anlagen). Da in Deutschland an diesem Tag zwischen 9:30 Uhr und 12:00 Uhr die Sonne teilweise durch den Mond verdeckt ist, kommt es während der Sonnen­finsternis zur Reduktion der solaren Bestrahlungsstärke. Im Fokus der Studie steht die Analyse der daraus resultierenden Schwankungen in der Solar­stromerzeugung. Hierzu wurde durch Simulationsrechnungen der Tagesgang der gesamten PV-Erzeugung unter Berücksichtigung der räumlichen Verteilung der PV-Anlagen innerhalb Deutschlands ermittelt. Da die Leistungsabgabe der PV-Anlagen entscheidend von der Bewölkungs­situation beeinflusst wird, wurde zwischen einem wolkenlosen und bedeckten Szenario unterschieden.

Die standortaufgelösten Untersuchungen zeigen, dass während der Sonnen­finsternis der Bedeckungsgrad der Sonne durch den Mond im Norden Deutschlands größer als im südlichen Bundesgebiet ausfällt. Um mögliche regionale Unterschiede in der PV-Erzeugung innerhalb Deutschlands aufzuzeigen, wurde die gesamte Erzeugungsleistung für jede Regelzone bestimmt. Die Reduktion der PV-Leistung in den vier Regelzonen ist dabei von einer hohen Gleichzeitigkeit geprägt, wodurch nur mit geringen regionalen Ausgleichs­effekten während der Sonnenfinsternis zu rechnen ist. Dies geht auch aus dem Summenprofil der gesamten PV-Erzeugung in Deutschland hervor. Bei wolkenlosem Himmel kann im Zeitraum der Sonnenfinsternis eine Abnahme der gesamten PV-Erzeugung von bis zu -272 MW/min und eine Zunahme von maximal 348 MW/min erwartet werden. Dies entspricht dem 3,5-fachen der üblichen PV-Leistungs­änderungen an sonnigen Tagen.

Der Ausgleich dieser Schwankungen kann durch verschiedene Maßnahmen auf der Erzeugungs- und Nachfrageseite erfolgen. Aufgrund ihres Speicher- und Leistungs­vermögens sind Pumpspeicherwerke dafür besonders geeignet. Durch deren Einsatz im Pump- und Turbinenbetrieb könnten aus technischer Sicht allein durch die in Deutschland vorhandenen Pumpspeicher die Schwankungen der Solarstrom­erzeugung auch bei wolkenlosem Himmel vollständig ausgeglichen werden. Ergänzend könnten flexible Kraftwerke wie schnell regelbare Gaskraftwerke zum Ausgleich beitragen. Voraussetzung hierfür ist, dass die Sonnenfinsternis in der Kraftwerks­einsatzplanung vorausschauend berücksichtigt wird. Somit stehen verschiedene Optionen zur Verfügung, um den nötigen Ausgleichs­bedarf während der Sonnen­finsternis zu decken.

Kernaussagen der Studie

Die Auswirkungen der Sonnen­finsternis auf die Solar­strom­erzeugung und auf das Strom­versorgungs­system in Deutschland hängen stark von der Wetterlage ab, sind aber kalkulierbar und beherrschbar.

Die in Deutschland vorhandenen Pumpspeicher­werke haben aus technischer Sicht das Potenzial die resultierenden Schwankungen in der Solar­strom­erzeugung zu glätten.

Um die Flexibilität des konventionellen Kraftwerksparks durch schnell regelbare Gaskraftwerke als alternative Ausgleichs­option zu nutzen, ist der Grundlast­anteil an der Strom­erzeugung zu reduzieren.

Damit auch zukünftig bei zuneh­menden Leistungs­schwankungen im Strom­versorgungs­system der Ausgleichs­bedarf gedeckt werden kann, sollte ein Zubau von Speicher­kapazitäten verfolgt werden.

Herausgeber und Förderung

Die Studie wurde von der Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin erstellt.
Diese Studie entstand im Vorhaben PVprog, das im Umwelt­entlastungs­programm II aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und des Landes Berlin gefördert wurde. (Förderkennzeichen 11410 UEP II/2).