Fast Null Ertrag bei Hochnebel normal?

Verfasst am: 31.10.2007, 06:55

Ersteres: Ja. Ich habe seit zwei Jahren ein Projekt zur Visualisierung von Siedlungsstrukturen laufen, bei dem als Nächstes ein Modul zur Berechnung der für PV verfügbaren Dachflächen geplant ist. Und zwar für ganze Kommunen...

Zweiteres: Das ist sicher ein Trugschluss. Der Wasserdampfgehalt in der Atmospähre steigt nicht deshalb an, weil es nicht mehr versickern kann.

Verfasst am: 31.10.2007, 13:20

phenning hat Folgendes geschrieben:

Der Hochnebel "filtert" nichts. Sondern sorgt für eine sehr starke wiederholte Streuung - der Lichtweg in der Atmosphäre wird also (bei gleichzeitig erhöhter Absorption) deutlich verlängert. Ich habe heute mit einem kalibrierten Einstrahlungssensor eine stark schwankende diffuse Globalstrahlung von 26 - 130 W/qm gemessen. Das führt - über den Tag gemittelt - zu einem Ertrag von ca. 7-8% des derzeitigen Tagesmaximums.

Die starken Schwankungen deuten auf unterschiedliche Dicke der Wolken im Tagesverlauf hin.

Hi phenning,
der Begriff "Filtern" ist nicht falsch, denn es werden bestimmte auf die PV wirksamen Anteile der Sonnenstrahlung vom Hochnebel absorbiert...treffen also gar nicht auf die Module. Sicherlich wird die Absorbtion durch die Streuung durch Reflexion an Partikeln in der Atmosphäre noch verstärkt.
Mit deinem Sensor misst du normalerweise die gesamte globale Einstrahlung auf dessen wirksame Fläche (global = diffus + direkt). Wie bestimmst du denn den Diffusanteil?
Bis bald,
I-V

Verfasst am: 31.10.2007, 19:05

Na, dem muss ich zunächst mal widersprechen. Denn unter einer Filterung wird die selektive Entfernung bestimmter Wellenlängen verstanden - und das ist es eben nicht.

An dem betreffenden Tag gab es nur diffuse Strahlung, da ist die Aufteilung einfach ...

Auch an Tagen ohne Wolken lässt sich die Aufspaltung berechnen - indem aus der Sonnenposition die Länge des Lichtweges in der Atmosphäre bestimmt wird. Die gemessene Globalstrahlung variiert über den Tag. Aus der Abweichung zwischen Messkurve und berechneter direkter Strahlung lassen sich Transmissionsfaktor und Absorptionskoeffizient der Atmosphäre anfitten - und damit über den ganzen Tag der diffuse Anteil herausrechnen.

Meine Modelle für Sonnenposition und Lichtweg laufen schon.

Verfasst am: 31.10.2007, 19:13

Das Thema "abnehmende Globalstrahlung" würde ich gerne aufgreifen.

Vor kurzem kam ein interessanter Bericht dazu im TV. Offensichtlich haben sich Wissenschaftler über die falschen Berechnungen der Auswirkung des steigenden CO2-Gehaltes in der Athmosphäre gewundert. Die Berechnungen über die Zunahme der Temperatur mussten immer wieder nach unten korrigiert werden, was natürlich dazu führte, dass die Berechnungen des Temperaturanstieges als Panikmache abgewertet wurden. Nun scheint es aber klar zu sein, was die falschen Berechnungen verursachte. Der Effekt nennt sich "Global Dimming" und entsteht durch die Verunreinigung der Atmosphäre durch Ruß und Schmutzteilchen (Feinstaub). Dieser Feinstaub verringert die Sonneneinstarhlung global um einige Prozent, ich glaube die Rede war von etwa 10%. Die Erwärmung durch den steigenden CO2 Gehalt, wird also duch den Dreck in der Luft fast wieder ausgeglichen. Nun hat man aber in den letzten Jahren festgestellt, dass Feinstaub schwere Gesundheitsschäden mit sich bringt, und man versucht nun den Feinstaub zu reduzieren. Die Reduzierung des Feinstaubes wird aber bei gleichzeitigem Anstieg von CO2 verherende Auswirkungen haben.
Ein gutes Beispiel dafür, welche Auswirkung alleine die durch den Flugverkehr entstehenden Wolken haben, konnte ein Forscher in den USA nach dem Anschlag auf das WTC in New York beobachten. Der Himmel über den USA war wegen des 3 tägigen Flugverbotes nach den Anschlägen so blau wie seit Jahrzehnten nicht mehr. Die Temperatur stieg schlagartig um 2 Grad C und fiel nach den Flugverbot wieder auf die alten Werte zurück. Der Wissenschaftler sprach von einem unglaublichen effekt, den er selbst nicht für möglich gehalten hätte.
Das Global Dimming, so die einhellige Meinung der Experten, schützt uns im Moment noch vor all zu großen Temperaturanstiegen. Wenn aber die Luftverschmutzung schneller reduziert wird, wie das CO2, werden wir die Hölle auf Erden erleben.

Peter

Verfasst am: 31.10.2007, 21:16

phenning hat Folgendes geschrieben:

Na, dem muss ich zunächst mal widersprechen. Denn unter einer Filterung wird die selektive Entfernung bestimmter Wellenlängen verstanden - und das ist es eben nicht.

An dem betreffenden Tag gab es nur diffuse Strahlung, da ist die Aufteilung einfach ...

Auch an Tagen ohne Wolken lässt sich die Aufspaltung berechnen - indem aus der Sonnenposition die Länge des Lichtweges in der Atmosphäre bestimmt wird. Die gemessene Globalstrahlung variiert über den Tag. Aus der Abweichung zwischen Messkurve und berechneter direkter Strahlung lassen sich Transmissionsfaktor und Absorptionskoeffizient der Atmosphäre anfitten - und damit über den ganzen Tag der diffuse Anteil herausrechnen.

Meine Modelle für Sonnenposition und Lichtweg laufen schon.

soweit ich mich recht erinnere, werden durch die Absorbtion und Reflexion bestimmte Anteile des Strahlenspektrums verringert oder auch ganz "entfernt"... unter Standardtestbedingungen für PV-Module wird beispielsweise auch mit einem genormten Spektrum bestrahlt, um vergleichbare Messwerte zu bekommen...ob man den Begriff "Filtern" nur für die selektive Filterung, wie bei den optischen Filtern in der Fotografie z.B. verwenden darf, würde ich nicht unterschreiben.

Na und weil nicht alle Anteile der Strahlung absorbiert oder reflektiert werden, gibt es auch an den bewölktesten Tagen noch einen Direktanteil der auf die Erdoberfläche trifft.

Welchen Sensor verwendest du und wie hast du ihn positioniert? Welches Modell für Sonnenpositionsbestimmung verwendest du denn?
Interessierte Grüsse (hoffentlich nicht zu offtopic)
I-V

Verfasst am: 31.10.2007, 21:20

Einhellig ist die Antwort der "Experten" leider nicht - vor allem wird mit Statistiken ziemlich viel Müll getrieben. Es gibt ein gutes Buch, das wenigstens damit aufräumt: "Apocalypse No!" von Björn Lomborg. Sehr fundierte Kritik am Globalpessimismus, als Weihnachtslektüreprima geeignet. Weniger zu empfehlen, weil etwas tendenziös und ohne genaue Zahlen: "Die Panik-Macher" von Walter Krämer.

Nachdem sich inzwischen herausstellt, dass auch die Prozesse zum Abbau der Ozonschicht noch längst nicht verstanden sind, gibt es da noch einige Überraschungen, da wette ich. Eine künstliche Senkung der Temperatur durch die Einbringung von Schwefeldioxid in die Hochatmosphäre halten inzwischen viele für machbar. Und jetzt komme mir niemand mit "böse Menschen machen sauren Regen" - denn ein richtig knalliger Vulkanausbruch wie etwa der des Krakatau hat durch seine Schwefeldioxidemission sehr viel deutlicher zur Kühlung der Erde beigetragen, als wir das jemals benötigen ürden, um das Global Warming zu reduizieren.[/code]

Verfasst am: 31.10.2007, 21:32

@I-V: Sensor ist Si-01TC-T-K von Mencke und Tegtmeier, siehe http://www.ib-mut.de.

Modell ist von Kopernikus, mehr oder weniger Cool

- d.h., Erde mit Solarmodul drauf (incl. Neigung und Ausrichtung) bewegt sich um Sonne.

Ergänzt um Atmosphärensimulation mit konstanter äquivalenter Dicke von 100 km - es fehlen mir nur noch ein paar Messwerte zur Bestimmung des so genannten Linke-Trübungsfaktors (der simuliert die Abnahme der direkten Strahlung durch Raleigh-Streuung).

Das läuft bei mir als Mathematica-Programm - und wenn ich Zeit habe, bastele ich weiter daran herum.

Verfasst am: 31.10.2007, 22:09

phenning hat Folgendes geschrieben:

@I-V: Sensor ist Si-01TC-T-K von Mencke und Tegtmeier, siehe http://www.ib-mut.de.

Modell ist von Kopernikus, mehr oder weniger Cool

- d.h., Erde mit Solarmodul drauf (incl. Neigung und Ausrichtung) bewegt sich um Sonne.

Ergänzt um Atmosphärensimulation mit konstanter äquivalenter Dicke von 100 km - es fehlen mir nur noch ein paar Messwerte zur Bestimmung des so genannten Linke-Trübungsfaktors (der simuliert die Abnahme der direkten Strahlung durch Raleigh-Streuung).

Das läuft bei mir als Mathematica-Programm - und wenn ich Zeit habe, bastele ich weiter daran herum.

Hi phenning,
mit dem Siliziumsensor kannst du nicht das gesamte Spektrum der Globalstrahlung messen und mit flacherer Einstrahlung wird's immer ungenauer (wegen Reflexion), aber für die PV-Anlagen ist's natürlich hinreichend genau. Der Sensor liegt in Modulebene nehme ich an?
Kopernicus ist für den Anfang ganz gut, aber meinen Favoriten zur Sonnenstandsberechnung kannst du hier finden:
http://rredc.nrel.gov/solar/codesandalgorithms/solpos/
Ich habe den Algorithmus (FORTRAN) mal in LabVIEW übertragen, damit funktioniert es sehr gut...mathematica kenne ich noch nicht.

Gute Bodenmesswerte zur Ermittlung des Linke-Trübungskoeffizienten sind tatsächlich nicht so einfach zu bekommen. Vielleicht kannst du Kontakte zu einer benachbarten Meteostation knüpfen und so an Daten kommen?

ganz offtopic: gerade läuft "hart aber fair" in der ARD zum CO2 Ausstoss von deutschen Autos

Grüsse
I-V

Forumsinventar Angemeldet: 10.11.2005 Beiträge: 2187

Tja...so kanns gehen...von viertel ab 2 an ging praktisch nix mehr...

Verfasst am: 31.10.2007, 22:19

...dann möchte ich aber auch noch einen Buchtipp geben (sehr informativ, gar nicht pessimistisch geschrieben und dazu auch noch unglaublich preisgünstig Wink

"Der Klimawandel" von Stefan Rahmstorf und Hans-Joachim Schellnhuber.
Ciao
I-V

Verfasst am: 01.11.2007, 06:57

@I-V: Nettes Programm, danke für den Hinweis.

Ich durchblicke noch nicht alle Teilalgorithmen und muss mir erst die Originalartikel ansehen. Typischerweise findet man in älteren Papieren, die Näherungsformeln angeben (so wie in diesem Fall) Fehler in Koeffizienten.

Mathematica ist ein Programm für Computeralgebra - verfügt aber auch über sehr gute (beliebig genaue) nummerische Algorithmen. Insofern brauche ich da die Geometrie gar nicht zu nähern - und die durchquerte Luftmasse wird für jede Tageszeit einfach durch die Schnittpunktberechnung der Geraden zur Sonne mit einer angenommenen Atmosphärenoberfläche bestimmt.

Natürlich ist der Sensor kein Eppley-Schattenbandpyranometer - dafür hat er aber auch nicht so viel gekostet wie meine Solaranlage. Die übrigens auch reflektiert...