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Erdbeobachtung: Satelliten im Dienst der erneuerbaren Energien

Von oben ist der Blick auf die Erde am besten. Satelliten werden deshalb für die Energiewende eingesetzt: Mit ihnen lassen sich beispielsweise die Standorte für Windkraftwerke oder Solaranlagen bestimmen sowie deren Ertrag prognostizieren.

Ein Bericht von Jan Oliver Löfken veröffentlicht am
Erdbeobachtungssatellit Sentinel-2A: kaum Daten über Europas Wetterküche über dem Nordatlantik
Erdbeobachtungssatellit Sentinel-2A: kaum Daten über Europas Wetterküche über dem Nordatlantik (Bild: ATG medialab /Esa)

Mit Lasern, Radar und Kameras für sichtbares oder infrarotes Licht tasten zahlreiche Satelliten permanent die Erdoberfläche ab. Diese Fernerkundung offenbart nicht nur die Folgen des Klimawandels. Auch die erneuerbaren Energien profitieren von dem immensen Datenschatz der Satelliten in ihren Umlaufbahnen um die Erde. Die besten Standorte für Wind- oder Solarparks und Biomasse-Anlagen lassen sich identifizieren, kurz- und mittelfristige Wettervorhersagen erleichtern die wirtschaftliche Betriebsführung und das Zusammenspiel mit dem Stromnetz.

Inhalt:
  1. Erdbeobachtung: Satelliten im Dienst der erneuerbaren Energien
  2. Meteosat-Satelliten liefern Daten
  3. Neue Meteosat-Generation
  4. Hinweise für Landwirte aus dem All

Dabei werden die Beobachtungsdaten direkt oder für eine signifikante Verbesserung der Vorhersagemodelle genutzt. Europa steht mit dem intensiven Ausbau seines Satellitensystems an der Spitze dieser Entwicklung, mit der sich die Erneuerbaren immer besser und wirtschaftlicher in das komplexe Energiesystem integrieren lassen.

Knapp anderthalb Tonnen wiegt der jüngste Stolz der europäischen Raumfahrtbehörde Esa. Am 22. August 2018 brachte eine Vega-Trägerrakete von Kourou in Französisch-Guayana den Satelliten Aeolus - benannt nach dem griechischen Windgott - in seine etwa 320 Kilometer hohe Umlaufbahn um die Erde.

"Aeolus ist der erste Wind-Lidar im All", sagt Oliver Reitebuch, Aeolus-Experte am Institut für Physik der Atmosphäre des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen. "Damit sind wir einen neuen Schritt bei der aktiven Fernerkundung mit Lasern gegangen."

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Weltweit - von den USA über Japan bis China - wird das Aeolus-Projekt interessiert verfolgt. Denn der Satellit soll eine wichtige Datenlücke bei der Analyse von Windfeldern schließen. Das Ziel: die deutliche Verbesserung mittelfristiger Windvorhersagen über drei bis sieben Tage im Voraus. Vielleicht sogar für noch längere Zeiträume. Davon können Windparkbetreiber rund um den Globus für den Betrieb ihrer Windkraftanlagen und für die zu erwartende und damit besser planbare Einspeisung in die Stromnetze stark profitieren.

Aeolus nutzt mit seinem Lidar-System Aladin (kurz für Atmospheric Laser Doppler Instrument) eine am Boden schon etablierte Technologie, um Winde möglichst exakt zu vermessen. Doch eine großräumige Analyse von Windstärken und -verläufen aus dem Erdorbit ist bislang einzigartig.

Aladin erstellt Windprofile

Aladin schickt kurze Laserpulse im ultravioletten Spektralbereich (Wellenlänge 355 Nanometer) zur Erdoberfläche. Dieses Licht wird an sich mit den Winden bewegenden Aerosolen, Molekülen, Wolken und Staubteilchen reflektiert und von einem Teleskop an Bord von Aeolus wieder aufgefangen. "Aus den Laufzeiten und Frequenzverschiebungen der Laserpulse lassen sich globale Windprofile vom Boden bis in 30 Kilometer Höhe ableiten", sagt Reitebuch.

Gute 90 Minuten braucht Aeolus für eine Erdumrundung. Nach 111 Rundläufen oder etwa sieben Tagen hat der Aeolus-Lidar die Windprofile rund um den Globus einmal vermessen. "Diese Lidar-Messung schneiden sich wie ein Vorhang durch die Atmosphäre", sagt Reitebuch. Die horizontale Auflösung der Windfelder beziffert er mit 100 Kilometern, bei starken Signalen von Wolken oder Staubteilchen bis hinunter auf 20 bis 30 Kilometer. In der Vertikalen lassen sich die Winde dagegen deutlich genauer auf bis zu 250 Höhenmeter exakt analysieren.

"Für eine direkte Messung der Windgeschwindigkeit in Bodennähe reicht das nicht aus", erklärt Reitebuch. Ein Messwert für einen Bereich am Erdboden pro Woche ist schlicht zu wenig. Doch für ein besseres Verständnis der Windentwicklung in den verschiedenen Stockwerken der Atmosphäre sind diese Daten ausgesprochen wertvoll.

Meteosat-Satelliten liefern Daten 
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cpt.dirk 25. Aug 2019 / Themenstart

Dafür ist die Sonde offenbar nicht geeignet sondern lediglich, um einen groben Überblick...

cpt.dirk 25. Aug 2019 / Themenstart

"Allerdings mussten die Forscher kürzlich auf den Ersatzlaser umschalten, da der primäre...

Vögelchen 19. Aug 2019 / Themenstart

Wunderbar! Dann kann man vor allem "im Dienst für Erneuerbare" Steuern auf jede...

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