Overvåker solkraftproduksjon fra satelitter

I stedet for å overvåke energiproduksjonen fra mange små solcellepaneler med egne måleinstrumenter hos hver produsent, kan kraftselskaper overvåke hele nettverket fra satelitter, viser Holger Ingmar Ruf i sin avhandling "Computation of the Load Flow at the Transformer in Distribution Grids with a Significant Number of Photovoltaic Systems using Satellite-derived solar Irradiance Data».

Hittil har ikke energiverkene hatt en enkel måte å anslå hvor mye energi som vil bli lastet inn i nettverkene fra småskalaprodusenter med solcellepaneler for eksempel på hustakene. Samtidig øker energiproduksjonen fra slike småskaleleverandører kraftig globalt – både i industrialiserte land og utviklingsland.

I Ulm i Tyskland er det et nettverk av slike private småskalaprodusenter som leverer solstrøm til energiverk. Ruf har hatt tilgang til produksjonsdata fra disse, som han har sammenholdt med satelittdata. Konklusjonen i avhandlingen er at det er mulig for energiverkene å bruke satelittdata fra det ytre verdensrom for å overvåke strømproduksjonen i lokale strømnett ved å bruke Rufs modell.

Dermed kan energiverkene regulere produksjonen i for eksempel kulldrevne kraftverk i takt med leveransene av småskalaprodusert solenergi.

Holger Ingmar Ruf disputerer på Fakultet for teknologi og realfags doktorgradsprogram med spesialisering i fornybar energi.

Slik beskriver kandidaten selv essensen i avhandlingen:

Solar power, satellites and the electric grid

From industrialized to developing countries, investment in solar energy is booming.

Equals 41 nuclear power plants

Germany, for example, has built more than 36 Gigawatt of photovoltaic systems in the last years, the same amount of power as 41 nuclear power plants. This is mostly in the form of small-scale systems on homeowners´ rooftops.

Such systems present a challenge to electric grid operators who are often “in the dark” when it comes to knowing how much power will be fed into the grid from rooftop photovoltaic systems.

Monitoring by satellites

In his thesis, Holger Ruf brings light upon the subject of monitoring electric grids with a high number of residential photovoltaic systems. Ruf shows that this is possible using data from satellites from outer space and therefore avoiding massive installations of measurement devices in each household.

Ruf gathered unique ground data provided from a suburban test site in Ulm, Germany, and compared it to the satellite-derived data.  In a careful investigation and systematic validation, he proved that satellite data can replace ground data for levels from single households up to city districts.

Closes information gap

The practical application of this work is to help the electric grid operator to close an information gap: in the past, grid operators relied on annual values to guess the supply of fed-in photovoltaic power on any given day.

With Ruf´s model, grid operators can now predict the effect of photovoltaics on their grid every 15 minutes. This allows for more efficient and secure electric grid planning and operation.

Ruf remarks: “I am excited that this technology doesn’t need to be limited to countries with highly-developed infrastructure. In fact, almost every country with grid-connected photovoltaic systems, whether large or small, can use this modular approach because of the widespread availability of satellite data.

Disputasfakta:

Kandidaten: Holger Ingmar Ruf tok diplomingeniørgrad i "Industry electronics" i 2008 og mastergrad i "Systems Engineering and Management - Electrical Engineering" - begge fra Ulm University of Applied Science, Tyskland. Fra 2010 har han arbeidet som forsker i flere nasjonale og internasjonale forskningsprosjekter ved Institute for Energy and Drive Technology, Ulm University of Applied Science, Tyskland.

Prøveforelesning og disputas finner sted i Rom C2 040, Campus Grimstad. Dekan Michael Rygaard Hansen leder disputasen.

Tid for prøveforelesning: Onsdag 24. august 2016 kl 10:00

Oppgitt emne for prøveforelesning: «The role of energy meteorology for grid management and dispatch.»

Tid for disputas:Onsdag 24. august 2016 kl 12:00

Tittel på avhandling: «Computation of the Load Flow at the Transformer in Distribution Grids with a Significant Number of Photovoltaic Systems using Satellite-derived solar Irradiance Data. »

Søk etter avhandlingen i AURA - Agder University Research Archive, som er et digitalt arkiv for vitenskapelige artikler, avhandlinger og masteroppgaver fra ansatte og studenter ved Universitetet i Agder. AURA blir jevnlig oppdatert.

Opponenter:

Førsteopponent: Professor Stefanie Meilinger, Hochschule Bonn Rhein-Sieg (Tyskland)

Annenopponent: Professor Filip Kulic, University of Novi Sad (Serbia)

Bedømmelseskomitéen er ledet av førsteamanuensis Rune Strandberg, UiA

Veiledere i doktorgradsarbeidet var professor Hans Georg Beyer, UiA (hovedveileder) og professor Gerd Heilscher, Ulm University (bi-veileder).