Der DWD hat durch sein Expertennetzwerk (BMDV) Ende März wieder den jährlichen Jahresrückblick für das Energiewetter 2023 veröffentlicht. Demnach liegen die durchschnittlichen Werte der Globalstrahlung und Windgeschwindigkeiten für das vergangene Jahr wieder auf Rekordniveau. Mit 1.144 kWh/m² nahm die Globalstrahlung in 2023 um 86 kWh/m² zwar leicht ab, aber die gemittelte Windgeschwindigkeit stieg in 2022 von 5,62 m/s auf 5,98 m/s in 2023. In der Langzeitbetrachtung sind dies wieder Spitzenwerte für die erneuerbaren Energien. (Vgl. Globalstrahlung 2022)
Was ist das Energiewetter?
Das Energiewetter spielt eine entscheidende Rolle bei der Vorhersage und Optimierung der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen. Zwei wichtige Parameter, die bei der Bestimmung des Energiewetters berücksichtigt werden müssen, sind die Globalstrahlung und die Windgeschwindigkeit.
Die Globalstrahlung bezieht sich auf die gesamte Sonnenstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Sie setzt sich aus der direkten Sonnenstrahlung und der diffusen Himmelsstrahlung zusammen. Die Globalstrahlung ist ein entscheidender Faktor bei der Vorhersage der Energieerzeugung aus Solaranlagen. Je höher die Globalstrahlung, desto mehr Energie kann aus Sonnenlicht gewonnen werden.
Neben der Globalstrahlung spielt auch die Windgeschwindigkeit eine wichtige Rolle bei der Vorhersage der Energieerzeugung aus Windkraftanlagen. Die Windgeschwindigkeit bestimmt die Menge an Windenergie, die von den Windkraftanlagen erzeugt werden kann. Je höher die Windgeschwindigkeit, desto mehr Energie kann aus Wind gewonnen werden.
Globalstrahlung als Faktor für das Energiewetter
Die Globalstrahlung wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter die Sonnenhöhe, die Bewölkung, die Luftverschmutzung und die geografische Lage. Die Sonnenhöhe bestimmt den Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche. Je höher die Sonne am Himmel steht, desto direkter sind die Sonnenstrahlen und desto höher ist die Globalstrahlung. Bewölkung und Luftverschmutzung verringern dagegen die Globalstrahlung, da sie die Menge an Sonnenlicht, die die Erdoberfläche erreicht, reduzieren.
Die Globalstrahlung wird mit Hilfe von Pyranometern gemessen, die die gesamte Sonnenstrahlung erfassen. Diese Instrumente sind so konzipiert, dass sie sowohl die direkte Sonnenstrahlung als auch die diffuse Himmelsstrahlung messen können. Die Daten werden kontinuierlich erfasst und finden auch Verwendung im Solarkataster oder in Energie-Wettervorhersagen. Neben den Pyranometern werden auch andere Messgeräte wie Sonnenstrahlungssensoren und Wetterstationen eingesetzt, um genaue Daten zur Globalstrahlung zu erhalten.
Die Globalstrahlung unterliegt verschiedenen Trends und Mustern, die für die Energie-Wettervorhersage von Bedeutung sind. Zum Beispiel gibt es saisonale bzw. wetterbedingte Schwankungen der Globalstrahlung, die mit dem Sonnenstand und der Neigung der Erde zusammenhängen. In einigen Regionen gibt es auch langfristige Trends, die auf Klimaveränderungen oder Veränderungen der atmosphärischen Bedingungen zurückzuführen sind. Die Analyse dieser Trends und Muster tragen dazu bei, genaue Vorhersagen zur Globalstrahlung zu treffen und die Energieerzeugung aus Solaranlagen zu optimieren.
Im Jahr 2023 war die Globalstrahlung mit 1144 kWh/m² die zweitschwächste der letzten sechs Jahre, aber das sechststärkste seit Beginn der Aufzeichnungen 1991. In einigen Monaten, darunter Februar, Mai, Juni, Juli, September und Oktober, war die Globalstrahlung höher als im Referenzzeitraum 1991–2020. Besonders der September war mit 124 kWh/m² der strahlungsreichste seit 1991. Der Juni war ebenfalls sehr stark. Der Herbst 2023 war der strahlungsreichste seit 1991. Der Winter 2022/2023 wies eine leichte negative Anomalie auf, vor allem der Januar war deutlich schwächer als üblich. Das Zentrum Deutschlands hatte die höchste positive Abweichung, während der südliche Alpenrand eine leicht negative Abweichung zeigte.
Windgeschwindigkeit als Faktor für das Energiewetter
Die Windgeschwindigkeit wird ebenfalls von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter topographische Merkmale, geografische Lage und atmosphärische Bedingungen. Gebirge und Hügel können den Windstrom behindern und zu niedrigeren Windgeschwindigkeiten führen. Die geografische Lage beeinflusst ebenfalls die Windgeschwindigkeit, da Küstengebiete und offene Landschaften tendenziell höhere Windgeschwindigkeiten aufweisen. Zusätzlich können atmosphärische Bedingungen wie Luftdruckunterschiede und Temperaturgradienten die Windgeschwindigkeit beeinflussen.
Gemessen wird sie mit Hilfe von Anemometern, die den Luftstrom erfassen. Diese Instrumente erfassen die Windgeschwindigkeit in Echtzeit und liefern genaue Daten zur Energie-Wettervorhersage. Neben den Anemometern werden auch andere Messgeräte wie Windrichtungssensoren und Wetterstationen eingesetzt, um genaue Daten zur Windgeschwindigkeit zu erhalten. Der Deutsche Wetterdienst misst die meteorologischen Parameter in 100 Meter Höhe und mittelt die jährlichen Werte für ganz Deutschland.
So errechneten die Experten des DWD im Jahr 2023 eine durchschnittliche Windgeschwindigkeit deutschlandweit mit 5,98 m/s. Das ist die höchste seit 16 Jahren. Einige Monate, darunter Januar, November und Dezember, zeigten besonders hohe Windgeschwindigkeiten, während der September zu den windärmsten seit 1950 zählte. Der Frühling und Herbst waren überdurchschnittlich windig, der Winter leicht über dem Durchschnitt. Die Verteilung der prozentualen Abweichung der Windgeschwindigkeit im Jahr 2023 zeigte eine positive Tendenz im Süden Deutschlands, während sie sich Richtung Norden und Osten abschwächte und in einigen Gebieten leicht negativ wurde.
Globalstrahlung und Windgeschwindigkeit ergänzen sich
Die Globalstrahlung und die Windgeschwindigkeit korrelieren und ergänzen sich während eines Jahres in Deutschland zu einem guten Energiewetter-Mix. Beispielsweise führt eine hohe Globalstrahlung zu einer Erwärmung der Luft, was wiederum zu einer Erhöhung der Windgeschwindigkeit führt. Umgekehrt kann eine hohe Windgeschwindigkeit die Bewölkung aufbrechen und zu einer Erhöhung der Globalstrahlung führen. Die genaue Analyse dieser Wechselwirkungen und Korrelationen dienen auch zu den kurzfristigen Vorhersagen des Energiewetters.
Insgesamt zeigt sich, dass sich die höhere Globalstrahlung im Sommer und die erhöhten Windgeschwindigkeiten im Winter optimal für eine relativ gleichmäßige Energieerzeugung durch Windkraft- und Solaranlagen eignen. Deutschland ist damit keine Ausnahme. Außer im östlichen Mittelmeerraum lag die Globalstrahlung in ganz Europa im Jahre 2023 über dem Durchschnitt der Referenzperiode. Positive Abweichungen bei den gemittelten Windgeschwindigkeiten gab es in einem breiten Streifen von Nordfrankreich, den Alpen, Italien und dem Balkan bis an das Schwarze Meer.
Fazit
Das Energiewetter des Jahres 2023 verzeichnete erneut Rekordwerte für die Erneuerbaren. Sowohl die Globalstrahlung als auch die Windgeschwindigkeiten lagen auf hohem Niveau. Die Globalstrahlung war zwar etwas niedriger als im Vorjahr, aber dennoch überdurchschnittlich, insbesondere in einigen Monaten wie September und Juni. Der Winter wies eine leichte Abnahme auf, vor allem im Januar. Die Windgeschwindigkeiten hingegen erreichten mit 5,98 m/s den höchsten Wert seit 16 Jahren, wobei besonders die Monate Januar, November und Dezember stark waren, während der September vergleichsweise windarm war.
Das Energiewetter berücksichtigt zwei wesentliche Faktoren: Globalstrahlung und Windgeschwindigkeit. Die Globalstrahlung, die die gesamte Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche umfasst, ist entscheidend für die Solarstromerzeugung. Die Windgeschwindigkeit hingegen bestimmt die Menge an Windenergie, die erzeugt werden kann. Die Messungen und Analysen dieser Parameter helfen, präzise Vorhersagen für die Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen zu treffen und diese zu optimieren.
Die Wechselwirkungen zwischen Globalstrahlung und Windgeschwindigkeit sind dabei von besonderer Bedeutung. Eine hohe Globalstrahlung kann die Windgeschwindigkeit erhöhen und umgekehrt. Dies trägt zur Ausgeglichenheit der Energieerzeugung über das Jahr hinweg bei. In Europa lagen die Werte für Globalstrahlung und Windgeschwindigkeit im Jahr 2023 insgesamt über dem Durchschnitt, was positive Aussichten für die Nutzung erneuerbarer Energien bietet.