Solarenergie

MeteoSchweiz erstellt klimatologische Datenreihen über die räumliche und zeitliche Variabilität der solaren Einstrahlung. Die Berechnungsmethode berücksichtigt das komplexe alpine Gelände wie auch die Strahlungseffekte von Schnee.

Die auf die Erdoberfläche auftreffende Sonnenstrahlung ist eine wichtige Klimavariable und auch von grosser Bedeutung für verschiedene Anwendungen im Klimamonitoring, in der Solarenergie und der Landwirtschaft. So ist es zum Beispiel wichtig zu wissen, wie stark die solare Einstrahlung an einem Ort ist, um Solaranlagen und energieeffiziente Gebäude zu planen und zu dimensionieren. Auch im Rebbau helfen expositionsabhängige Berechnungen der Strahlung die Eignungskartierung und Ertragsrechnung zu verbessern.

Satellitendaten als Basis

MeteoSchweiz erstellt solche Daten und verwendet dazu Satellitendaten des «METEOSAT Second Generation»-Satelliten, einem geostationären Erdbeobachtungssatelliten. Dieser wird von der Europäischen Organisation für die Nutzung von meteorologischen Satelliten (EUMETSAT) betrieben. Die Satellitendaten werden mit punktuellen Bodenmessungen überprüft. An den Bodenstationen wird die Globalstrahlung, das heisst die gesamte an der horizontalen Erdoberfläche auftreffende Sonnenstrahlung, genau erfasst. Zudem ergänzen die Satellitendaten die Bodenmessungen optimal, da sie auch dort Daten liefern, wo die Bodendaten Lücken aufweisen, zum Beispiel im alpinen Gelände.

Berücksichtigung der komplexen alpinen Topographie

MeteoSchweiz leitet die Globalstrahlung indirekt mit dem sogenannten Heliosat-Verfahren aus den Satellitendaten ab. Dieses Verfahren wurde von MeteoSchweiz in einer mehrjährigen Forschungszusammenarbeit im Rahmen der EUMETSAT Satellite Application Facility on Climate Monitoring (CM SAF) auf die Besonderheiten der Schweiz mit ihrer komplexen Topographie angepasst. Dazu ist es notwendig, die Satellitendaten im Gelände auf 1-2 km genau zu verorten (Navigation und Orthorektifikation). Zudem werden Wolken von darunter liegenden hellen Schneeoberflächen unterschieden, was die Verwendung einer Kombination von nah-infraroten und infraroten Satellitenkanälen voraussetzt. Die hohe Rückstreuung von Schnee wie auch die Schattenwürfe von umliegendem Gelände werden an jedem Punkt berücksichtigt.


The HelioMont Surface Solar Radiation Processing. Scientific Report MeteoSchweiz No. 93 (PDF, 122 Seiten, 2,7 MB, Englisch)

 

Die für das Jahr 2012 aus den Satellitendaten abgeleitete Globalstrahlung zeigt die höchsten Werte für das Wallis und das Bündnerland. Die daraus resultierenden Monatsmittel der Globalstrahlung weisen im flachen Gelände eine maximale Unsicherheit von rund 5 W pro m2 und im Gebirge von rund 10 W pro m2 auf und können von MeteoSchweiz auch auf geneigte Flächen umgerechnet werden.

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