HEPS4Power

Monats- und saisonale hydro-meteorologische Ensemblevorhersagesysteme zur verbesserten Wasserkraftnutzung

In den letzten Jahren sind grosse Fortschritte im Bereich der operationellen Vorhersage von Hoch- und Niedrigwässern mit zeitlichen Vorhersagehorizonten bis zu 10 Tagen erzielt worden. Sowohl im öffentlichen als auch im privaten Bereich finden Abflussvorhersagen beruhend auf Wahrscheinlichkeiten immer mehr Anwendung zur Beurteilung von wasserwirtschaftlichen Problemstellungen und als nützliches Werkzeug zur Entscheidungsfindung in abflusskritischen Situationen. Die Verwendung von Vorhersagen mit Zeiträumen von über 10 Tagen (Monats- und saisonale Vorhersagen) sind bis jetzt aber nur selten zum Einsatz gekommen. Insbesondere der Wasserkraftsektor könnte jedoch durch die Verwendung verlängerter Vorhersageperioden profitieren um Managementmassnahmen und die Bewirtschaftung längerfristig planen zu können und dadurch Kosten zu sparen bzw. Gewinne zu erwirtschaften.

Das Ziel des neuen Schweizer Kompetenzzentrum für Energieforschung (SCCER) ist die Ankurbelung der Forschung hinsichtlich energiepolitischer Fragestellungen in der Schweiz. Das Hauptanliegen von HEPS4Power liegt in der Demonstration einer gewinnbringenden Verwendung von längerfristigen hydro- meteorologischen Vorhersagen und deren Potential zur verbesserten Steuerung der Energieerzeugung durch Wasserkraft.

Die im HEPS4Power involvierten Projektpartner bilden eine speziell für die Anwender sehr nützliche Wertschöpfungskette, nämlich beginnend von der Sammlung und Vorhersage meteorologischer Daten (MeteoSchweiz), über den Einsatz von hydrologischen Modellen nach Stand der Wissenschaft (WSL) bis hin zur Erfahrung mit der Datenpräsentation und der Energieproduktionsvorhersage durch e-dric.ch.

Der erste Forschungsschwerpunkt wird daher im Bereich von MeteoSchweiz liegen, wo man versuchen wird die meteorologischen längerfristigen Ensemble-Vorhersagen für die hydrologische Verwendbarkeit zu adaptierten. Diese Anpassung ist notwendig, da die zugrundeliegenden meteorologischen und hydrologischen Modelle sehr unterschiedliche räumliche und zeitliche Auflösungen besitzen, welche nun durch geeignete und eventuell auch neu zu entwickelnde statistische Verfahren aneinander angenähert werden sollen. Dadurch sollen auch Zufluss-Vorhersagen für kleinste Regionen (z.B. in einem Einzugsgebiet eines Wasserkraftwerkes) zuverlässig erstellt und Unsicherheiten und Fehler minimiert werden können. Darauf aufbauend soll am WSL dieses meteorologische Vorhersagesystem in ein hydrologisches Vorhersagemodell integriert und ihre Anwendung in komplexen, alpinen Gebieten getestet.

Schliesslich soll dieses System bestehend aus adaptierten Ensemble Vorhersagen über erweiterte Zeiträume und unter Anwendung verschiedener hydrologischer Modelle dazu verwendet werden eine Verbesserung der Vorhersagegüte durch Post-Processing Methoden und durch die Einbindung von zusätzlichen Informationen, wie von Schneemessungen, zu quantifizieren. Die dazu verwendeten Analyse- und Verifizierungsmethoden sollen speziell dafür geeignet sein, die Maximierung der Stromerzeugung aus Wasserkraft abschätzen zu können und ökonomische Aspekte berücksichtigen und integrieren.

Als letzter Schritt wird dieses optimierte HEPS durch e-dric.ch in mehreren Kraftwerkssystemen in der Schweiz integriert in Verbindung mit den Vorhersagen von Preisentwicklungen am Energiemarkt und der Entwicklung von Decision Support Systems für die Steuerung und das Management von Multi-reservoir Anlagen basierend auf Vorhersagewahrscheinlichkeiten über erweiterte Vorhersagezeiträume.