May 26, 2025 | By Moritz Mueller-Navarra
Die Leistungserzeugung durch die "Erneuerbaren Energien" unterliegt, abhängig von der Energiequelle (Solar, Wind), saisonalen Schwankungen. Im Folgenden werden wir die saisonalen Schwankungen im Betrachtungszeitraum 2015 - 2025 näher untersuchen. Dabei fokussieren wir auf zwei periodische Anteile, die unter dem Begriff "Saison" zusammengefasst werden.
Zunächst ist die Annahme, dass wir in der Leistungserzeugung einen 24-Stunden-Zyklus beobachten trivial. Die Sonne scheint in der Nacht nicht. Tagsüber ist natürlich die Stromproduktion am höchsten, wenn die Sonne im Zenit steht. Eine solche Ableitung mag für die Solastromerzeugung einfach gelingen, für die Stromerzeugung aus Wind (Onshore- & Offshore-Wind) vermuten wir dagegen keinen direkten Zusammenhang. Damit wir diese beiden Behauptungen untersuchen können, erstellen wir uns Grafiken, die bestimmte Kennzahlen der Leistungserzeugung zusammenfassen. Weiterhin spielen natürlich andere Faktoren eine Rolle, die ebenfalls saisonalen Schwankungen unterliegen, wie z.B. Luftemperatur, Bewölkung und Windgeschwindigkeiten. Daraus ergibt sich ein dynamisches System, welches letztlich direkt auf die erzeugte Leistung einwirkt.
Zusätzlich zu der taglichen Variabilität in der Stromproduktion erwarten wir auch eine Schwankung im Jahresverlauf. Die Sonne scheint im Sommer intensiver. Die erhöhte Strahlungsintensität sorgt für im Mittel höhere Leistungsabgaben der Solaranlagen. Auch Leistungspitzen zur Mittagszeit fallen im Sommer höher aus. Wie sehen die Schwankungen für die Stromproduktion von Onhsore- und Offshore-Wind aus? Diese Fragen beantworten in den folgenden Abschnitten.
Die folgenden Grafiken fassen die beiden angenommenen Perioden zusammen. Von links nach rechts bewegen uns mit dem Tagesverlauf. Ganz links beginnt mit 0 Uhr, ganz rechts sind die Werte um 23 Uhr zu sehen. Von unten nach oben sind die Monate abgebildet (unten Januar, oben Dezember). Diese nun folgenden "Heatmaps" stellen in einem Rechteck eine Kombination aus [x, y, z], also drei Dimensionen dar. [x, y, z] = [Stunde, Monat, Mittlere Leistung]. Damit lassen sich Muster in der Variabilität der Leistung schnell erkennen.
Nun folgt in den Heatmaps zunächst die summierte Leistung aus Solar, Onshore-/Offshore-Wind. Anschließend werden die Energieträger gesondert betrachtet.
In der Mitte der Darstellung konzentrieren sich höhere mittlere Leistungswerte. Das ist ein erwartbares Muster, wenn man bedenkt, dass im Sommer die Strahlungsintensität am höchsten ist.
Ein noch klareres Bild gibt die isolierte Betrachtung der Stromerzeugung aus Photovoltaikanlagen. Betrachtet man die Stunde elf (11:00 Uhr) und bewegt sich vertikal nach oben (entlang der y-Achse), ergibt sich das klare jährliche Saisonsignal. Im Januar ist die mittlere Leistung aus Photovoltaik ca, 6.000 MW, Im Juni 24.000 MW, im Dezember ist im Mittel eine Leistung von ca. 5.300 MW gemessen worden.
Nun isolieren wir die Leistungserzeugung für Windenergie-an-Land (Onshore). Die übliche Annahme, dass Windkraftanlagen im Herbst/Winter mehr Strom erzeugen als im /FrühlingSommer lässt sich zumindest an der eher bläulichen Einfärbung in den Sommer- und Frühlingsmonaten erahnen. Fixiert man die Stunde 11 und bewegt sich wieder vertikal entlang der y-Achse und untersucht die Unterschiede in der Leistungserzeugung, liegen die Monate Juni und August sehr nah beieinander und bilden die beiden Minima zu dieser Tageszeit. Der Tiefpunkt der Leistungserzeugung liegt allerdings im Juni um 6 Uhr morgens. Weiterhin scheint es eine Senke in diesem Bereich zu geben.
Abschließend betrachten wir die Leistungserzeugung für Offshore-Windkraft. Auch hier findet sich ein blaues Band, welches sich noch klarer als bei Onshore-Wind von den übrigen Monaten abgrenzt. Anders ausgedrückt: In den Monaten Januar, Februar, März, sowie Oktober, November, Dezember wird eine deutlich höhere Leistung erzielt als in den übrigen Monaten.
Die Leistungserzeugung aus den "Hauptsäulen der Erneuerbaren Energien" unterliegt sowohl im Tagesverlauf als auch im Jahresverlauf Schwankungen, die in einer ersten einfachen Betrachtung der Mittelwerte augenscheinlich werden. Diese Analyse ermöglicht zwar eine erste Einschätzung, betrachtet aber weder Bandbreiten oder Konfidenzintervalle. Weiterhin wird die zeitliche Entwicklung durch den Kapazitätsausbau nicht betrachtet. Dennoch erlaubt diese Analyse eine erste Einschätzung der saisonalen Effekte.