Bildrechte: IMAGO / Sylvio Dittrich

Gefahr durch Feinstaub Saharastaub kann Solarstrom mindern – wie neue Vorhersagemodelle das Stromnetz stabilisieren sollen

04. Mai 2025, 11:43 Uhr

Saharastaub taucht Deutschland hin und wieder in orangenes Licht. Das wirkt sich auch auf die Solarstromerzeugung aus, teilweise werden 20 Prozent weniger Strom erzeugt. Das ist eine Herausforderung für die Stromnetze. Um Stabilität zu gewährleisten, muss möglichst genau antizipiert werden, wie groß die Minderung durch Saharastaub ist. Ein Forschungsteam hat ermittelt, dass die bisherigen Modelle häufig danebenlagen.

von MDR WISSEN/IZ

Europa ist zunehmend auf Solarenergie angewiesen, um die eigenen Klimaziele zu erreichen. Ein Forschungsteam zeigt nun, dass bisherige Modelle zur Vorhersage der Minderung durch Saharastaub häufig nicht korrekt waren und macht Vorschläge, wie man diese verbessern könnte. Die Ergebnisse wurden auf der Generalversammlung der Europäischen Union der Geowissenschaften in Wien vorgestellt. Weil Solarenergie einen großen Teil des Energiemixes ausmacht, ist es für die Stabilität der Netze wichtig, sehr genau einschätzen zu können, wie viel Minderung durch Saharastaub in welchem Zeitraum entstehen wird.

Saharastaub kann Solarstrom um 20 Prozent mindern

Dass Saharastaub für Solaranlagen ein Problem ist, wusste man bereits. Solange der Staub den Himmel verdunkelt, sinkt die Stromerzeugung um zehn bis 20 Prozent, zeigte bereits das Forschungsprojekt PerduS, an dem der Deutsche Wetterdienst, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Firma meteocontrol beteiligt waren. "Im langjährigen Mittel beobachten wir das über Deutschland im Frühjahr und im Sommer an vier Tagen pro Monat, in manchen Jahren an bis zu neun Tagen im Monat", so KIT-Meteorologe Dr. Bernhard Vogel. Und auch in den Folgetagen sinkt die Leistung dort, wo der Staub die Anlagen direkt verschmutzt.

Vorhersagen lagen häufig daneben

Um einzuschätzen, wie viel Energie aus den PV-Anlagen zur Verfügung steht, ist es wichtig, genaue Prognosen aufzustellen, die möglichst korrekt antizipieren, wie viel Energie trotz Saharastaub erzeugt wird. Anhand von mehr als 46 Saharastaubereignissen zwischen 2019 und 2023 sowohl in Mitteleuropa (Ungarn) als auch über Südeuropa (Portugal, Spanien, Frankreich, Italien und Griechenland) konnten die Forschenden nun nachweisen, dass die bisherigen Prognoseinstrumente häufig danebenlagen, wenn es darum ging, vorherzusagen, wie viel Solarenergie trotz Saharastaub erzeugt wurde. Bisher verwendete man für solche Prognosen hauptsächlich statische Aerosolmodelle.

Weil es für die Energiesicherheit wichtig ist, möglichst genau und regional spezifisch einzuschätzen, wie viel Solarenergie erzeugt wird, wenn Saharastaub in der Luft ist, empfehlen die Forschenden nun, die bisherigen Rechenmodelle zu ergänzen. Die statischen Modelle sollten künftig mit Echtzeit-Daten zur Staubbelastung kombiniert werden. Außerdem sollte die Wolkenbildung stärker in die Vorhersagen einbezogen werden. Saharastaub sammelt sich mitunter in Wolken – eine Dynamik, die die bestehenden Modelle noch nicht ausreichend beachten, so zumindest die Auffassung der Forschenden.

"Es gibt einen wachsenden Bedarf an dynamischen Vorhersagemethoden, die sowohl meteorologische als auch mineralogische Faktoren berücksichtigen", sagt György Varga, Hauptautor des vorgestellten Papers. Bessere Modelle seien enorm wichtig, weil die genaue Vorhersage des erzeugten Solarstromes wichtig für die Stabilität der Stromnetze ist. Gerade wenn viel Solarstrom in den Mix fließt, kann ein plötzlicher Leistungsabfall zum Problem werden und muss ausgeglichen werden.

Langfristige Schäden an Solaranlagen durch Saharastaub erwartet

Hat sich der Saharastaub aus der Atmosphäre gesetzt, lagert er sich mitunter auch auf den Solaranlagen ab, sie müssen also gereinigt werden. Hier gibt es in Zukunft vielleicht eine ressourcensparende Alternative. Mehrere Forscherteams aus den USA und China haben Systeme vorgestellt, bei denen auf Wasser und Schrubben verzichtet werden kann. Sie lösen den Schmutz von den Solarzellen elektrostatisch durch an den Flächen angelegte Elektroden oder transparente, leitfähige Oberflächen mit Nanostruktur, wie bei dieser Studie ebenfalls aus den USA von 2024.

György Varga und seine Mitforschenden weisen außerdem darauf hin, dass der auf den Solaranlagen abgelagerte Staub auch physische Schädigungen nach sich ziehen kann, einschließlich Verschmutzung und Erosion – Faktoren, die die Effizienz weiter verringern und die Wartungskosten von Solaranlagen erhöhen können.

Wer übrigens wissen will, wann das nächste Mal Saharastaub den Himmel färbt, findet die Daten beim EU-Dienst Copernicus oder bereits aufgearbeitet bei der österreichischen Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) als tagesaktuelle Vorhersage. Danach könnte es am Sonnabend zumindest in Süddeutschland wieder einen leicht rötlichen Himmel geben.

Links/Studien

Das Paper zum Vortrag auf der Generalversammlung der Europäischen Union der Geowissenschaften in Wien trägt den Titel The shadow of the wind: photovoltaic power generation under Europe's dusty skies und kann hier nachgelesen werden.