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Arbeitspaket 4

AP4: Bodenmessungen – Globalstrahlung aus Pyranometerdaten und PV-Leistung


Ziel des Arbeitspaketes:

Dieses Arbeitspaket dient zum einen der Validierung der in AP1 entwickelten hochaufgelösten Satellitenprodukte und der Evaluierung der im Projekt entwickelten satellitenbasierten Prognosen der solaren Einstrahlung, Bewölkung und PV-Leistung auf unterschiedlichen Zeitskalen und räumlicher Auflösung.

Zum anderen wird der Frage nachgegangen, inwiefern Daten von Siliziumreferenzzellen und anlagenspezifische PV-Leistungsinformation genutzt werden können, um die Globalstrahlung und weitere meteorologische Parameter abzuleiten und ob sich damit das synoptische Messnetz an Wetterstationen erweitern und damit die räumliche und zeitliche Auflösung satelliten- und wettermodellbasierter Strahlungsprognosen verbessern lässt.

Validierung von Satellitenprodukten & Prognosemodellen (TAP 4.1):

Zwei intensive Feldmesskampagnen werden im Herbst 2018 und im Sommer 2019 in Allgäu durchgeführt. Ziel der Kampagnen ist es, die entwickelten Satellitenprodukte (AP1), die aus Simulation mit libRadtran (AP3) und dem Wettermodel ICON (AP2) abgeleitete Globalstrahlung, sowie die mit dem verbesserten Leistungsmodell abgeleiteten PV-Erträge (AP3) am Boden zu validieren. Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Variabilität auf Skalen einer PV-Anlage erfolgt u.a. mit Hilfe des Pyranometernetzwerks zur Messung der Globalstrahlung und All-Sky Kamera zur Beobachtung der Bewölkung ergänzt durch Ertragsangaben von netzbasierten PV-Anlagen.

Ergänzung des synoptischen Messnetzes durch Ableitung der Globalstrahlung aus PV-Leistungsdaten:

Im Rahmen von zwei folgenden Teilarbeitspaketen soll das Verständnis von Strahlungsmessungen in PV-Modulebene mittels Siliziumreferenzzellen verbessert und ein Verfahren zur Nutzung von netzintegrierten PV-Anlagen als Strahlungssensoren methodisch weiterentwickelt und kontinuierlich getestet werden.

  • Ableitung der Globalstrahlung aus Leistungsdaten von Siliziumreferenzzellen (TAP 4.2):

    Messungen an der AÜW-Referenzanlage (PV-Freilandanlage) Veits bei Kempten während der Messkampagne im Herbst 2018 (Foto: C. Schirrmeister)

Auf Basis umfangreicher meteorologischer Parameter ist eine modellbasierte Aufteilung der Globalstrahlung in PV-Modulebene in die direkten, diffusen und reflektierten Komponenten möglich. Dazu wird ein Modell zur Umrechnung der mit Siliziumreferenzzellen gemessenen Solarstrahlung in die breitbandige Solarstrahlung entwickelt und mit Hilfe von Pyranometermessungen in PV-Modulebene validiert.

  • Ableitung der Globalstrahlung aus netzintegrierten PV-Referenzanlagen (TAP 4.3):

Anhand von PV-Leistungsmessung (AllgäuNetz, HBRS-Teststand) und mit Hilfe vorhandener Globalstrahlung aus Pyranometern für verschiedene klare Tage lassen sich die PV-Referenzanlagen eichen. Dank sogenannter inversen Modellierung (AP3) kann aus der PV-Leistung die Globalstrahlung und die atmosphärischen Parameter für klare und bewölkte Tage bestimmen. Diese können durch Vergleich mit bodengebundenen Strahlungsmessungen der Messkampagne, sowie mit Fernerkundungs- (AP1) und Prognosedaten (AP2) validiert werden. Im nächsten Schritt wird die Übertragbarkeit der entwickelten Methode auf Anlagedaten anderer Netzbetreiber (am Beispiel anonymisierter Daten der BonnNetz) zu beurteilen.


Verbundpartner:

H-BRS, TROPOS, ISE, IUP-HD, DLR, egrid

 

 

 


AP-Lead:

Stefanie Meilinger


Beteiligte Wissenschaftler:

Anna Herman-Czezuch (H-BRS)
Stefanie Meilinger (H-BRS)
Christopher Schirrmeister (H-BRS)
Rone Yousif (H-BRS)

Hartwig Deneke (TROPOS)
Andreas Macke (TROPOS)
Jonas Witthuhn (TROPOS)

Christian Braun (ISE)
Sven Killinger (ISE)
Björn Müller (ISE)

James Barry (IUP-HD)
Tina Buchmann (IUP-HD)
Udo Frieß (IUP-HD)
Klaus Pfeilsticker (IUP-HD)
Jan-Lukas Tirpitz (IUP-HD)

Marion Schrödter-Homscheidt (DLR)
Jethro Betcke (DLR)

Philipp Hofbauer (EGRID)
Bernhard Rindt (EGRID)