Arten der Sonnenstrahlung
Die auf die Erdoberfläche treffende globale Sonnenstrahlung besteht aus drei Hauptkomponenten:
- 1. Direktstrahlung – Sonnenlicht, das ohne Streuung direkt auf die Erde trifft.
- 2. Diffusstrahlung – Sonnenlicht, das durch die Atmosphäre reflektiert oder gestreut wurde.
- 3. Reflektierte Strahlung – Sonnenlicht, das von der Erdoberfläche oder umgebenden Objekten reflektiert wird.
Bei klarem Himmel erreicht die Sonnenstrahlung ihr Maximum, was für die Modellierung der Photovoltaikproduktion in PVGIS.COM entscheidend ist.
Schätzung der Sonnenstrahlung: Bodenmessungen vs. Satellitendaten
Bodenmessungen: Hohe Genauigkeit, aber begrenzte Abdeckung
Die genaueste Methode zur Messung der Sonnenstrahlung ist der Einsatz von hochpräzisen Sensoren, dies erfordert jedoch:
- Regelmäßige Kalibrierung und Wartung der Sensoren
- Messungen mindestens einmal pro Stunde
- Langfristige Datenerfassung (mindestens 20 Jahre)
Da Bodenmessstationen begrenzt und ungleichmäßig verteilt sind, stellen Satellitendaten eine zuverlässige Alternative dar.
Satellitendaten: Globale Abdeckung und Langzeitanalyse
Wetter- und Klimasatelliten wie METEOSAT liefern hochauflösende Bilder, die Europa, Afrika und Asien abdecken und über 30 Jahre historische Daten umfassen.
Vorteile von Satellitendaten
- Verfügbar auch in Gebieten ohne Bodenmessstationen.
- Datenaktualisierung alle 15-30 Minuten.
- Zuverlässige Schätzungen basierend auf der Analyse von Wolken, Aerosolen und Wasserdampf.
Einschränkungen von Satellitendaten
Mögliche Fehlerquellen unter bestimmten Bedingungen:
-
- Schnee kann fälschlicherweise als Wolke interpretiert werden.
- Sandstürme sind schwer zu erkennen.
- Geostationäre Satelliten decken keine Polargebiete ab.
Um diese Einschränkungen zu minimieren, nutzt PVGIS.COM zusätzlich Klimadaten aus Reanalysen, um die Genauigkeit in nicht abgedeckten Regionen zu verbessern.
Berechnung der Sonnenstrahlung mit PVGIS.COM
PVGIS.COM verwendet fortschrittliche Algorithmen zur Schätzung der Sonnenstrahlung und basiert auf folgenden Datenquellen:
- PVGIS-CMSAF und PVGIS-SARAH – Daten für Europa, Afrika und Asien.
- NSRDB – Datenbank zur Sonnenstrahlung für Nord- und Mittelamerika.
- ECMWF ERA-5 – Klimamodell-Daten aus globalen Reanalysen.
Berechnungsprozess
- 1. Analyse von Satellitenbildern zur Bestimmung der Wolkenbedeckung.
- 2. Modellierung der Sonnenstrahlung unter klarem Himmel unter Berücksichtigung der Effekte von Aerosolen, Wasserdampf und Ozon.
- 3. Berechnung der Gesamtstrahlung durch Kombination der Wolkenreflexionswerte und atmosphärischen Modelle.
Mögliche Fehlerquellen
Schnee kann als Wolke fehlinterpretiert werden, was zu einer Unterschätzung der Strahlung führt.
Kurzfristige Änderungen der Aerosolkonzentration (z. B. durch Sandstürme oder Vulkanausbrüche) können möglicherweise nicht sofort erkannt werden.
Datenquellen und Verfügbarkeit über PVGIS.COM
METEOSAT-Satelliten – Bereitstellung stündlicher Daten für Europa, Afrika und Asien.
ECMWF ERA-5 – Globale Klimadaten aus Reanalysen.
NSRDB – Datenbank zur Sonnenstrahlung für Nord- und Mittelamerika.
Diese Daten ermöglichen es PVGIS.COM, präzise globale Strahlungsabschätzungen bereitzustellen und die Photovoltaik-Simulationen zu optimieren.
Fazit
Dank der Fortschritte in Satellitenfernerkundung und in Klimamodellierung bietet PVGIS.COM hochpräzise Schätzungen der Sonnenstrahlung, um Solarexperten bei der Optimierung ihrer Photovoltaikanlagen zu unterstützen.
Vorteile von PVGIS.COM
Zuverlässige Daten aus Satelliten- und Klimamodellen.
Detaillierte Simulationen für jede Region zur Berechnung der Solarstromproduktion.
Erweiterte Analysetools für Forscher und Ingenieure.