Stromertrag in Ahängikeit der Neigung zur Sonne

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Stromertrag in Ahängikeit der Neigung zur Sonne

Beitragvon walchh » 07.11.2007, 10:03

Hallo Freunde der Sonne :D

kann jemand bitte den Ertrag einer AV Anlage in Abhängigkeit zur Neigung mathematisch beschreiben.

D.h. ein und dieselbe Anlage am gleichen Ort hat einmal z.b. 27° im Dezember und einmal 38° . Wir untescheiden sich die zu erwartenden Erträge pro kWp in %. Mit 38° wird die Anlage im Dezember aufgrund des flachen Sonnenstandes mehr Ertrag haben.
Und dann das gleiche Spiel noch mal im Juni. Jetzt müssten aufgrund des höheren Sonnentandes andere Verhältnisse gelten. Weiviel bringt die mit 27° und wieiviel die mit 38° ?

Kann mir bitte jemand weiterhelfen ?. Für alle Infos bin ich euch chon jetzt dankbar.
Gruß
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Beitragvon phenning » 07.11.2007, 14:15

http://www.nrel.gov/midc/solpos/solpos.html

Gibts auch als C-Code zum herunterladen. Bin gerade dabei die Algorithmen durchzuchecken, da ich den Verdacht habe, dass die Näherung der Brechung an amerikanische Atmosphärenverhältnisse angepasst ist.
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Beitragvon wollrk » 07.11.2007, 21:01

Hallo Walchh,

so einfach ist die Frage nicht zu beantworten. Der Ertrag ist am höchsten wenn die Sonne senkrecht zu den Modulen steht. Bei einer Dachneigung Alpha von 27° bzw. 38° ist dieses bei einem Sonnenstand Beta von 63° bzw. 52° der Fall.
Bei gleicher Einstrahlung, Temperatur .... müßte sich die PV-Erträge nach folgender Gleichung reduzieren:
sin(180. - Alpha -Beta)*Einstrahlung*(1-Verluste) = Ertrag PV
bei z.B. Sonnenstand von Beta=15 ° (Winter) würde sich bei
Alpha= 27° lediglich 66,9% vom Optimum
Alpha= 38° immerhin noch 79,9% vom Optimum
ergeben. Für einen Sommerfall mit Sonnenstand Beta = 52° ergibt sich
bei Alpa=27° 99% vom Optimum
bei Alpha=38° genau das Optimum.
Bei noch höheren Sonnenständen sind die flacheren Module dann effizienter.
Liegt die Abweichung vom optimalen Einstrahlwinkel bei
10% => 98,5 %
20% => 94 %
30% => 86,6 % ....
Dieses war aber leider nicht die volle Wahrheit, da nicht die Tageslänge mit unterschiedlichen Sonnenstände mitberücksichtigt wird und außerdem wird die Strahlung in der Atmosphäre gestreut und kommt daher nicht nur ausschließlich aus Richtung der Sonne, sondern auch direkt von oben, wo die flacheren Dachneigungen mehr einfangen können als die steileren Module.
Im Prinzip müßten die Zeitenräüme bei verschiedenen Sonnenständen über das Jahr bestimmt werden, für jede Sonnenstandsklasse die Verluste bestimmt werden und diese dann über das Jahr aufsummiert werden, um den optimale Neigung der Module zu "errechnen". Viel Spaß dabei! Bei dieser Betrachtung wurde das Wetter, Lufttemperaturen und Wirkungsgrad der WR vollkommen außer Acht gelasse.
Diese Betrachtung hat zumindest die Tatsache bestätigt, dass die Anlagen in Süddeutschland aufgrund der höheren Sonnenstände einen flachere Neigung haben müssen. Ob dieses pro Breitengrad 1° ist, überblicke ich auch nicht, sollte aber in dieser Größenordnung sein. Doch wo liegt für welchen Breitengrad das Optimum?

Genug theoretisiert!
:oops:
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Beitragvon Kowalsky » 07.11.2007, 21:15

hallo walch!
meine lieblingsseite (europäische commission):
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/r ... map=europe

PV Stromerzeugung für:
Nominal power=1.0 kW,
Systemverlust=14.0%
Neigung=27 Grad, Ausrichtung=0 Grad
Monat Monatliche Produktion (kWh) Tägliche Produktion (kWh)
Jan 33 1.1
Feb 52 1.9
Mär 78 2.5
Apr 102 3.4
Mai 119 3.8
Jun 113 3.8
Jul 125 4.0
Aug 112 3.6
Sep 90 3.0
Okt 65 2.1
Nov 37 1.2
Dez 25 0.8
Jährliche Durchschnitt 79 2.6
Jährliche Produktion (kWh) 953

PV Stromerzeugung für:
Nominal power=1.0 kW,
Systemverlust=14.0%
Neigung=38 Grad, Ausrichtung=0 Grad
Monat Monatliche Produktion (kWh) Tägliche Produktion (kWh)
Jan 37 1.2
Feb 57 2.0
Mär 80 2.6
Apr 102 3.4
Mai 116 3.7
Jun 108 3.6
Jul 121 3.9
Aug 111 3.6
Sep 92 3.1
Okt 69 2.2
Nov 41 1.4
Dez 27 0.9
Jährliche Durchschnitt 80 2.6
Jährliche Produktion (kWh) 961

da kannst du wunderbar rumspielen! das ertragsergebnis zu deinen beiden angegebenen modulwinkeln hat eine differenz von unter 1% (natürlich bei gleicher ausrichtung)!

gruß
kowalsky 8)
..die KW´s von 27 Stück 215er Sanyos über Mastervolt QS 6400 ab in´s Netz!
Kowalsky
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Beitragvon Boelckmoeller3 » 07.11.2007, 21:57

@wollrk

das ist schon gut beschrieben, aber es fehlt immer noch ein bisschen was.
Zwei Faktoren fallen mir noch spontan dazu ein:
Kamineffekt, je steiler die Module stehen, desto mehr Luftzirkulation und Kühlung.
Reflexions- und Brechungseffekte an der Oberfläche des Modulglases. Die mit dem Offsetwinkel zur Sonne zunehmen.
Gibts noch mehr ?

Viele Grüße:

Klaus
"Ich hatte nie ein Produkt um das ich so gebettelt habe um es zu bekommen um danach so kämpfen zu müssen und alles mögliche zu versuchen um es nur behalten zu dürfen"
Peter Horton 2003 über sein GM EV1 in"Who killed the electric car"
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Beitragvon bereil » 07.11.2007, 22:18

@Klaus: Meiner Meinung nach fehlt noch:
AirMass, die Trübung die das Licht durch die Atmosphäre erhält. Müsste bei niedriger Sonne auch höher sein als bei senkrechter Einstrahlung.
(Wenn ich das so richtig verstanden habe - wenn nicht, weiß es einer von euch)

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Beitragvon Boelckmoeller3 » 07.11.2007, 22:22

Aber ob das abhängig von der Neigung der Module ist ?
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Beitragvon bereil » 07.11.2007, 22:29

Wenn ich die Atmosphäre mit einer bestimmten Dicke annehme, habe ich doch über cos einen längeren Weg. Aber wie gesagt - ich habe keine Ahnung von nichts :lol:

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Vielen Dank

Beitragvon walchh » 07.11.2007, 22:36

Hallo

euch allen Vielen dank.


Jetzt zumindest bestätigt dass die 15% Unterschied zwischen der 27° Anlage zu der 38° Anlage nicht durch die 12°mehr Neigung zu erklären sind sondern meine Anlage mit 27° irgendeinen Fehler hat und schlecht perfomnt. :D

Gruß
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Beitragvon phenning » 07.11.2007, 22:38

Schaut in das oben zitierte Programm. Dort wird auch die Luftmasse berechnet. Abhängig vom Trübungsfaktor der Atmosphäre ergibt sich daraus die Raleigh-Streuung. Wenn diese durch den minimalen Streufaktor ersetzt wird, ergibt sich der maximale Ertrag.

Außerdem gibt es noch eine Korrektur auf Grund der Brechung des Lichtes bei "schrägem" Auftreffen auf die Atmosphäre. Ist in dem o.a. Programm ebenfalle drin.
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