Auslegungshilfsmittel Strahlungsatlas

Statistische Einstrahlungsdaten sind fur viele Orte der Welt kartiert und haufig frei verfugbar. Eine wichtige Quelle stellt der Europaische Strahlungsatlas [44] dar, der fur zahlreiche europaische Messpunkte Einstrahlungsdaten enthalt. Tabelle 3.4 zeigt auszugsweise den Eintrag fur Kassel.

Tabelle 3.4 Auszug aus dem Europaischen Strahlungsatlas fur Kassel [44]

Month

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

mean

Daily global radiation: kWh/m2

G mean

0.60

1.27

2.29

3.51

4.40

4.97

4.78

4.10

2.83

1.50

0.70

0.42

2.62

Gmax

1.51

2.81

4.45

6.27

7.48

7.96

7.71

6.52

5.05

3.30

1.81

1.04

4.68

Gmin

0.12

0.23

0.45

0.83

0.83

1.34

1.74

1.26

0.71

0.27

0.13

0.08

0.67

Go

2.37

3.91

6.22

8.72

10.67 11.55 11.09

9.44

7.11

4.67

2.77

1.94

6.72

Daily diffuse radiation: kWh/m2

D mean est.

0.46

0.80

1.39

2.05

2.54

2.78

2.75

2.40

1.64

0.99

0.51

0.34

1.56

D/G mean

0.76

0.63

0.61

0.58

0.58

0.56

0.58

0.59

0.58

0.66

0.73

0.81

0.60

Daily sunshine duration: hours

S

1.1

2.4

3.7

5.1

5.9

6.5

6.9

6.4

4.6

3.0

1.4

0.8

4.0

So

8.2

9.8

11.7

13.7

15.4

16.3

15.9

14.4

12.5

10.5

8.7

7.7

12.1

S/So

0.13

0.24

0.31

0.37

0.38

0.40

0.44

0.45

0.37

0.29

0.16

0.10

0.30

Somax

8.7

10.4

12.5

14.4

15.9

16.3

16.2

15.0

13.2

11.2

9.3

7.9

Angstrom coefficients: Reference site: Braunschweig

Angstrom a

0.18

0.18

0.19

0.19

0.19

0.21

0.20

0.22

0.20

0.18

0.16

0.16

0.19

Angstrom b

0.54

0.60

0.57

0.57

0.58

0.55

0.53

0.48

0.54

0.49

0.56

0.53

0.55

Die Tabelle enthalt die mittleren monatlichen Tagessummen von Globalstrahlung (G mean) und Diffusstrahlung (D mean). Daruber hinaus sind Maximal – und Minimal – werte der monatlichen Tagessummen (Gmax und Gmin) sowie die Tagessumme der extraterrestrischen Strahlungsintensitat (Go) auf eine horizontale Flache tabelliert. Die Sonnenscheindauer (S) gibt die Dauer der tatsachlichen direkten Sonnenstrah – lung an einem Tag wieder[48]. Die astronomische Sonnenscheindauer (So) entspricht der Tageslange. Bei wolkenlosem Himmel stimmen Sonnenscheindauer und astro­nomische Sonnenscheindauer uberein.

Mit Hilfe der Angstrom-Koeffizienten lasst sich der mittlere Linke-Trubungsfaktor uber die Formel:

Tl = fm – fm (a + b) (3.47)

berechnen. Fur den Korrekturfaktor fm gilt [50]:

Tabelle 3.5 Korrekturfaktor fur die Bestimmung von Tl

ф > 25° N

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

ф > 25° S

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

fm

10.7

13.2

15.4

17.1

18.5

16.9

18.2

17.0

14.9

12.8

11.3

9.5

^ Beispiel

Auf Basis der in Tabelle 3.4 gegebenen Einstrahlungswerte soll die Globalstrah­lung auf eine um 30° geneigte, nach Suden ausgerichtete Flache bestimmt werden. Grundlage der Berechnung ist die Gl. (3.46). Fur den Geometriefaktor gilt mit a = 0° und в = 30°

Подпись: RdЮ (sin^ – 30°) sin 5 + cos^ – 30°) cos 5cos ю) dю faf (sin фsin 5 + cosфcos 5cos ю) da со* вт(ф — 30°) sin 5 + со8(ф – 30°) cos 5 sin со* co„ sin ф sin 5 + cos ф cos 5 sin co„

Hierbei wurde aufgrund der Ausrichtung nach Suden ю* = – ю* gesetzt.

Zur Berechnung des Geometriefaktors wird zunachst der Monat Januar betrachtet. Um die Gleichung auswerten zu konnen, wird mit dem 16. Januar die Mitte des Monats gewahlt. Mit n = 16 ergibt sich fur den Deklinationswinkel 5 = —21,14°. Eingesetzt in Gl. (3.33) und unter Verwendung des Langengrads von Kassel ф = 51,3° erhalt man den Stundenwinkel des Sonnenuntergangs:

ю„ = arccos(-tan -21,14° • tan51,3°) = 61,25°.

Da fur Wintermonate bei nach Suden ausgerichteten Flachen ю* = ю gilt, kann der Geometriefaktor zuRd = 2,96 berechnet werden. Eingesetzt in Gl. (3.46) undunter der Annahme einer Schneebedeckung der Erdoberflache (Reflexionskoefflzienten von 0,7) erhalt man fur die mittlere Tagessumme im Januar

„ ^ 1 + cos30° , n ^ 1 – cos30°

{Jd — Kyrdm Ddm) ’ ^•> ^0 + Ddm * ^ + U, / • CJdm ‘ ^

= (0,41 + 0,43 + 0,03)kWh/m2 = 0,87kWh/m2

Damit ergibt sich fur die betrachtete Flache im Monat Januar eine zu erwarten – de Einstrahlung von 27 kWh/m2. Fur die folgenden Monate ist entsprechend zu verfahren.

Die Auswertung und Aufbereitung von Einstrahlungsdaten auf beliebig orientierte Flachen laBt sich naturlich mit Programmen zur rechnergestutzen Ertragsprognose deutlich vereinfachen. Basis sind auch hier langjahrige Mittelwerte der Einstrah­lung, die durch Bodenmessstationen oder aus Satellitenbildern gewonnen wurden. Mit Hilfe von Interpolationsverfahren, die auch die geograflschen Gegebenheiten berucksichtigen, werden typische Jahresverlaufe der Einstrahlung auf eine horizon – tale Flache fur den gewunschten Ort errechnet. Beispiele fur solche Einstrahlungs – datenbanken sind das kommerzielle Produkt meteonorm der Schweizer Firma Me – teotest [39] und die durch Mittel der EU geforderte freie Datenbank s@tel-light [52]. Wahrend erstere Einstrahlungsdaten aus den Jahren 1981 – 1990 bzw. 1986 – 2005 auswertet, basiert letztere auf dem vergleichsweise kurzen Zeitraum 1996 -2000.