Ein Verfahren zur Standortevaluation energetischer Nutzungsmöglichkeiten der solaren Einstrahlung:
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| Published: |
Düsseldorf
VDI Verl.
1997
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Inhalt
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 5
1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit 6
1.3 Status quo 9
1.3.1 Manuelle Horizontvermessung 9
1.3.2 Verfahren der optischen Horizonterfassung 11
1.3.3 Rechnergestützte Nutzung digitalisierter Informationen 11
2 Entwicklung einer Apparatur zur optoelektronischen
Horizonterfassung 14
2.1 Konzeption 14
2.1.1 Randbedingungen 14
2.1.2 Skiameter 16
2.2 Optische Auslegung 21
2.2.1 Theorie 21
2.2.2 Kennlinienfelder 27
2.2.3 Optische Komponenten 30
2.3 Konstruktive Gestaltung 31
2.3.1 Anforderungen 32
2.3.2 Ausführung 33
2.4 Weitere Elemente 35
2.4.1 Elektrische Komponenten 35
2.4.2 Räumliche Lagebestimmung 36
2.4.2.1 Azimutmessung 36
2.4.2.2 Inklinationsmessung 38
VI
3 Analyse und Modellierung der solaren Einstrahlung 39
3.1 Grundlagen 40
3.2 Räumliche Verteilung 50
3.2.1 Einführung 51
3.2.2 Verfahren zur Erstellung von Strahlungskarten 53
3.2.2.1 Theorie 53
3.2.2.2 Meßdaten 59
3.2.2.3 Verifikation und Anwendung des Verfahrens 60
3.3 Zeitreihenanalyse und -Synthese 64
3.3.1 Einführung 65
3.3.2 Meßdaten 68
3.3.3 Tagessummenmodell 69
3.3.4 Stundensummenmodell 74
3.3.4.1 Methodischer Ansatz 74
3.3.4.2 Statistische Momente 1. und 2. Ordnung 77
3.3.4.3 Stochastische Komponente 82
3.3.4.4 Diffuse Strahlung 85
3.4 Einfluß von Flächenazimut und -inklination 87
3.4.1 Diffuse Strahlung 87
3.4.1.1 Modelle 90
3.4.1.2 Meßdaten 98
3.4.1.3 Ergebnisse 99
3.4.1.4 Optimierung 106
3.4.2 Direkte und reflektierte Strahlung 107
3.4.3 Monats-und Jahressummen der Globalstrahlung 108
3.5 Abschattungseffekte 112
3.5.1 Direkte Strahlung 114
3.5.2 Circumsolare, isotrope und horizontnahe diffuse Strahlung .115
3.5.3 Reflexion und Transmission 120
VII
4 Numerische Umsetzung 124
4.1 Programm S3+ 124
4.1.1 Softwarestruktur 125
4.1.2 Bildbearbeitungseditor 127
4.2 Programm NRWSol 131
4.3 Programm SunOrb 1.0 132
5 Darstellung und Diskussion ausgewählter Ergebnisse 135
5.1 Abschattungsfreie Standorte 135
5.2 Einfluß von Horizonteinschränkungen 149
5.2.1 Beispiel I: Horizontale Fläche (Garagendach) 149
5.2.2 Beispiel II: 30° geneigte, östliche orientierte Fläche
(Vordach) 155
5.2.3 Beispiel III: 90° geneigte, südöstliche orientierte Fläche
(Gebäudefassade) 160
6 Schlußbetrachtung 164
6.1 Zusammenfassung 164
6.2 Ausblick 168
Literatur 171
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