Die Sonnenfinsternis im April wird zu Unterbrechungen bei der Solarstromerzeugung führen, was die Stromnetze belasten könnte

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Während der letzten beobachteten totalen Sonnenfinsternis in den USA am 21. August 2017 verdunkelte sich der Himmel, als der Mond vor der Sonne vorbeizog. Es blockierte jegliches Sonnenlicht – mit Ausnahme des goldenen Rings, der um die Form des Mondes herum sichtbar ist und als Korona bezeichnet wird. Es überrascht nicht, dass die Solarenergieerzeugung in ganz Nordamerika mehrere Stunden lang einbrach, vom ersten Moment an, als der Mond begann, die Sonne zu verdecken, bis zu dem Moment, als die Sonnenscheibe wieder klar wurde.

Am 8. April 2024 ein weiterer totale Sonnenfinsternis wird sich über die gesamten USA erstrecken, was möglicherweise zu einem noch größeren Verlust bei der Solarstromerzeugung führen wird. Obwohl dies die zweite sichtbare totale Sonnenfinsternis in den USA in weniger als sieben Jahren sein wird, sind diese Ereignisse ein seltenes Ereignis. Dennoch stellen sie eine besondere Herausforderung für Stromnetzbetreiber dar.

Ich bin Weltraumwissenschaftler mit einer Leidenschaft für das Unterrichten von Physik und Astronomie. Obwohl ich viele partielle Sonnenfinsternisse gesehen habe, habe ich noch nie eine totale Sonnenfinsternis erlebt. Mein Roadtrip zum Bryce-Canyon-Nationalpark in Utah im Oktober 2023, um den „Ring des Feuers“ zu sehen ringförmige Sonnenfinsternis war unvergesslich, und am 8. April werde ich sicherlich austeilen Eclipse-Brille Noch einmal.

Wenn der Schatten des Mondes die Sonne verdeckt

Während eine Sonnenfinsternis, versperrt der Mond teilweise oder vollständig die Sicht auf die Sonne. Da der Mond fast 400-mal kleiner als die Sonne ist und fast 400-mal näherDie Mondschattenvon der Erde aus sichtbar, verjüngt sich auf eine Breite von 70 bis 100 Meilen (112 bis 161 Kilometer).

Innerhalb dieser Region, die als Pfad der Totalität bezeichnet wird, beobachten Beobachter eine totale Sonnenfinsternis. Beobachter in der Nähe, aber außerhalb dieses Pfades werden Zeuge einer partiellen Sonnenfinsternis, bei der der Mond einen Bruchteil der Sonnenscheibe bedeckt.

Während der totalen Sonnenfinsternis am 8. April 2024 Weg der Totalität in den kontinentalen USA wird sich von Texas im Süden bis Maine im Nordosten erstrecken. Anderswo in den USA wird es in Miami zu einer partiellen Sonnenfinsternis kommen, bei der maximal 46 % der Sonnenscheibe verdeckt werden. In Seattle, weit entfernt von der Bahn der Totalität, wird der Mond nur ein Maximum von zurücklegen 20 % der Sonne. Im Süden von Texas, wo der Weg der Totalität erstmals in die USA kreuzt, wird die Sonnenfinsternis knapp drei Stunden dauern, wobei die Totalität lediglich 4 Minuten und 27 Sekunden dauert.

Der Verlauf der Sonnenfinsternis 2024.

Zunehmende Abhängigkeit von Solarenergie

Der weltweite Trend hin zu erneuerbaren Energien hat im letzten Jahrzehnt zu einem deutlichen Anstieg der Solar- oder Photovoltaik-Stromerzeugung geführt. Die Kapazität zur Erzeugung von Solarstrom ist festgelegt weltweit doppelt so hoch zwischen 2022 und 2028, und die USA verfügen nun über die Kapazität zur Erzeugung dreimal mehr Sonnenenergie als zum Zeitpunkt der totalen Sonnenfinsternis 2017.

Das offensichtlichste Hindernis für die Solarstromerzeugung ist die Wolkendecke. An einem bewölkten Tag sinkt die von Sonnenkollektoren erzeugte Energie auf 10 % bis 25 % seiner Leistung an einem sonnigen Tag.

Das nordamerikanische Stromübertragungsnetz ist unterteilt in sechs große Regionen Und mehr als 150 lokale und regionale Teilnetze. Die Betreiber elektrischer Netze in jedem lokalen Netz gleichen kontinuierlich die Menge der Stromproduktion mit der „Last“ bzw. dem Strombedarf der Verbraucher aus.

Anlagenbetreiber können Energie daraus beziehen verschiedene Energieerzeugungsmechanismen wie Sonne, Wind, Wasserkraft, Erdgas und Kohle. Lokale Netze können bei Bedarf auch Strom in ihr Netz importieren und aus diesem exportieren.

Systembetreiber verfügen über genaue Modelle für die Menge an Solarstrom, die täglich in den USA erzeugt wird, und diese Modelle berücksichtigen die Teile des kontinentalen US-Bundesstaates, in denen der Himmel möglicherweise bewölkt ist. Durch die Kombination von Solarstromerzeugung und Batteriespeicherung können sie auch dann auf Solarstrom zugreifen, wenn die Sonne nicht scheint – an bewölkten Tagen oder in der Nacht.

Um eine Sonnenfinsternis zu planen, müssen Netzbetreiber herausfinden, um wie viel die Energieproduktion sinken wird und wie viel Strom die Menschen aus den Reserven beziehen werden. Am Tag der totalen Sonnenfinsternis 2017 beispielsweise die Solarstromerzeugung in den USA um 25 % gesunken unterdurchschnittlich.

Da die Solarstromproduktion während des Höhepunkts der Sonnenfinsternis schnell zurückgeht, müssen Netzbetreiber möglicherweise in einem Tempo auf Reserven zurückgreifen, die die Solarenergie belasten können elektrische Übertragungsleitungen. Um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten, werden die Netzbetreiber auf lokale Reserven zurückgreifen und die Stromübertragung minimieren zwischen Gittern während der Veranstaltung. Dies soll die Übertragungsleitungen in lokalen Netzen entlasten und vorübergehende Ausfälle verhindern.

Sonnenfinsternisse können das Stromnetz belasten.
AP Photo/Matt Rourke

Erneuerbare Energie bei Sonnenfinsternissen

Solarenergie ist nicht die einzige Art der erneuerbaren Energieerzeugung, die während einer Sonnenfinsternis ausfällt. Da es nicht so sonnig ist, sinken die Temperaturen auf dem Weg der Sonnenfinsternis um bis zu 10 Grad Fahrenheit (5,5 Grad Celsius). Niedrigere Temperaturen führen zu langsamere Windgeschwindigkeiten und weniger Windkrafterzeugung.

Während der Sonnenfinsternis im August 2017 summierte sich der Verlust der erneuerbaren Stromerzeugung auf fast 100 % 6 Gigawatt. Das entspricht dem Energieverbrauch von 600 Millionen LED-Glühbirnen oder 4,5 Millionen Haushalte.

Die Netzbetreiber kompensierten dies, indem sie vorausschauend planten und die Stromerzeugung erhöhten Erdgas- und Kohlekraftwerkedie nicht vom Sonnenlicht abhängig sind.

Über die Dauer der Sonnenfinsternis führte dieser Anstieg des nicht erneuerbaren Energieverbrauchs zu ca 10 Millionen Pfund zusätzlicher Kohlendioxidemissionen. Das entspricht etwa dem jährlichen Kohlendioxidausstoß von 1.000 Autos.

Am 8. April Die Augen in den gesamten USA werden nach oben gerichtet sein um einen Blick auf die verfinsterte Sonne zu erhaschen.

Dank der Wachsamkeit der Stromnetzbetreiber sollten die Lichter an bleiben und die Beobachter müssen sich nur um das atemberaubende Schauspiel am Himmel kümmern.



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