Astronomie

Gibt es einen Unterschied zwischen Sonnenhöhenwinkel und Sonnendeklination?

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Ich muss die Sonnenaufgangsgleichung verwenden, aber eine der Variablen ist die Sonnendeklination. Auf der anderen Seite habe ich die Werte für den Sonnenelevationswinkel, die ich brauche. Sind sie dasselbe?


Höhe und Deklination stammen aus verschiedenen Koordinatensystemen, daher wird die Sonnenhöhe in Alt/Az-Koordinaten angegeben und bezieht sich auf die Höhe über dem lokalen Horizont. Die Sonnendeklination wird in RA/Dec-Koordinaten (einem äquatorialen Koordinatensystem) gemessen und misst die Neigung der Sonne über oder unter dem Äquator auf der Himmelskugel.


Gibt es einen Unterschied zwischen Sonnenhöhenwinkel und Sonnendeklination? - Astronomie

Elevationswinkel / Neigungswinkel und
Winkel der Depression / Deklination

Elevations- oder Neigungswinkel sind Winkel über der Horizontalen, wie der Blick vom Boden auf die Spitze eines Fahnenmastes. Neigungs- oder Neigungswinkel sind Winkel unterhalb der Horizontalen, wie der Blick von Ihrem Fenster auf den Sockel des Gebäudes im nächsten Grundstück. Wann immer Sie einen dieser Winkel haben, sollten Sie sich sofort vorstellen, wie ein rechtwinkliges Dreieck in die Beschreibung passt.

    Wenn Sie einen geraden, flachen Abschnitt des Arizona Highways entlangfahren, sehen Sie einen besonders hohen Saguaro-Kaktus ("suh-WARH-oh") direkt neben einer Meilenmarkierung. Sie beobachten Ihren Kilometerzähler und fahren genau zwei Zehntel Meile die Straße hinunter. Wenn Sie den Theodoliten Ihres Sohnes aus dem Kofferraum holen, messen Sie den Höhenwinkel von Ihrer Position bis zur Spitze des Saguaros als2,4&Grad. Auf die nächste ganze Zahl genau, wie groß ist der Kaktus?

Zwei Zehntel Meile sind 0,2 × 5280 Fuß = 1056 Fuß, also ist dies meine horizontale Entfernung. Ich muss die Höhe finden ha des Kaktus. Also zeichne ich ein rechtwinkliges Dreieck und beschrifte alles, was ich weiß:

Die Skala ist nicht wichtig, ich mache mir nicht die Mühe, den Winkel "richtig" zu machen. Ich verwende die Zeichnung, um Informationen zu verfolgen, die bestimmte Größe ist irrelevant.

Was ist relevant ist, dass ich "gegenüber" und "benachbart" und ein Winkelmaß habe. Das bedeutet, dass ich eine Gleichung erstellen und lösen kann:

ha/1056 = bräunen(2,4&Grad)
ha = 1056&malbräunen(2,4°.) = 44,25951345.

Bis zum nächsten Fuß, der saguaro ist 44 Füße hoch.

  • Du hast einen Drachen auf einer Klippe geflogen, aber du hast es irgendwie geschafft, deinen Drachen in den See unten zu werfen. Du weißt, dass du aufgegeben hast325Füße Schnur. Ein Vermesser sagt Ihnen, dass der Deklinationswinkel von Ihrer Position zum Drachen15&Grad. Wie hoch ist der Bluff, wo Sie und der Vermesser stehen?

Die horizontale Linie über der Oberseite ist die Linie, von der aus der Depressionswinkel gemessen wird. Aber aufgrund der Natur paralleler Linien befindet sich derselbe Winkel im unteren Dreieck. Ich kann die Triggerverhältnisse im unteren Dreieck leichter "sehen" und die Höhe ist etwas offensichtlicher. Also werde ich diesen Teil der Zeichnung verwenden.


Ich habe "Gegensatz", Hypotenuse und einen Winkel, also verwende ich das Sinusverhältnis, um die Höhe zu finden.

ha/325 = Sünde(15°) Copyright & Kopie Elizabeth Stapel 2010-2011 Alle Rechte vorbehalten
ha = 325&malSünde(15°.) = 84,11618966.

Der Bluff ist ungefähr 84 Füße über dem See.

  • Ein Leuchtturm steht auf einem Hügel100m über dem Meeresspiegel. Wenn&angACDMaße60°und&angBCDist30&Grad, finde die Höhe des Leuchtturms.

Ich werde diese Übung in Schritten abarbeiten müssen. Ich kann die Höhe des Turms, AB, nicht finden, bis ich die Länge der Basis-CD habe. (Stellen Sie sich D als nach rechts verschoben vor, um die Fortsetzung von AB zu treffen und ein rechtwinkliges Dreieck zu bilden.) Für diese Berechnung verwende ich die Höhe des Hügels.

100/|CD| = bräunen(30&Grad)
100/bräunen(30°.) = |CD| = 173,2050808.

Um Rundungsfehler zu minimieren, verwende ich alle Ziffern meines Taschenrechners in meinen Berechnungen und versuche, die Berechnungen die ganze Zeit in meinem Taschenrechner zu "übertragen".

Jetzt, da ich die Länge der Basis habe, kann ich die Gesamthöhe anhand des Winkels ermitteln, der die Höhe vom Meeresspiegel bis zur Spitze des Turms misst.

ha/173.2050808 = bräunen(60°)
ha = 173.2050808&malbräunen(60°) = 300

Ausgezeichnet! Indem ich alle Ziffern behielt und die Berechnungen in meinem Taschenrechner trug, erhielt ich eine genaue Antwort. Keine Rundung! Aber ich muss subtrahieren, denn "300" ist die Höhe vom Wasser bis zur Spitze des Turms. Die ersten hundert Meter dieser Gesamthöhe sind Hügel, also:


Gibt es einen Unterschied zwischen Sonnenhöhenwinkel und Sonnendeklination? - Astronomie

Das ausgezeichnete Dienstprogramm sun_position von Vincent Roy wurde in eine alternative Bibliothek umgewandelt, die einen Julian-Vektor [1XN] anstelle von [Y,D,M,H,MI,S] und einen lokalen Stundenversatz und/oder eine [3XN]-Position akzeptiert Vektor anstelle der Standortstruktur. Es können Berechnungen mit fester Zeit und variierendem Ort oder festem Ort und variierender Zeit verwendet werden. Variierende Zeit- und Positionsberechnungen eignen sich für Flugzeug- oder Satellitenbeobachtungen.

Zitieren als

Charles Rino (2021). Full Vectorization of Solar Azimuth and Elevation Estimation (https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/48594-full-vectorization-of-solar-azimuth-and-elevation-estimation), MATLAB Central File Exchange. Abgerufen am 25. Juni 2021 .

Kommentare und Bewertungen ( 11 )

Anscheinend wurde nur das Problem in meinem letzten Kommentar umgesetzt. Wie auch immer - ein viel schnellerer Code wird in der PV-Lib-Toolbox bereitgestellt.
Mindestens 2 Mal schneller und behebt auch die vom ursprünglichen Autor erwähnten Probleme mit verkorksten Winkeln bei niedrigen Sonnenwinkeln.

Oh Mann, dieses Kommentarsystem ist durcheinander. Ich hoffe, MathWorks regelt das. Wie auch immer, schöner und schneller Code. Ich bin jedoch überrascht, dass ich beim Herunterladen der .zip-Datei anscheinend eine Version erhalte, in der die Korrektur von John Wood nicht implementiert ist. Irgendeine Idee, warum das so ist?

Im Anschluss an den dritten Kommentar von G. M. Wolfe. Es ist nicht so, dass es nicht offensichtlich ist, sondern dass die Anweisungen in der Funktion falsch sind:

% Eingabeparameter:
% jday= julianischer Tag bei loc_llh Nx1 Vektor
%
% loc_llh: ein 3xN-Vektor mit

Noch ein kleiner Fehler:
die topozentrische lokale Stundenberechnung R wird nie aufgerufen.

topocentric_local_hour = topocentric_local_hour_calculate(observer_local_hour, topocentric_sun_position)

topocentric_local_hour = topocentric_local_hour_calculateR(observer_local_hour, topocentric_sun_position)

Ich stimme John Wood zu. Und ich habe die Lösung für sein angegebenes Problem:

Mit dem Code in den Zenitberechnungen fügt die vektorisierte scheinbare_elevation niemals die Refraktion hinzu:

% scheinbare Höhe
if(true_elevation > -5)
scheinbare_elevation = wahre_elevation + refraktion_korr
sonst
scheinbare_höhe = wahre_höhe
Ende

Verwenden Sie stattdessen:
scheinbare_elevation=true_elevation
scheinbare_elevation(true_elevation>-5)=true_elevation(true_elevation>-5)+refraction_corr(true_elevation>-5)

Dies ist sicherlich viel schneller als das For-Looping von sun_position, und ich bin dankbar für die Mühe. Es gibt jedoch einige Probleme, die leicht behoben werden können.

1) Der zuvor von John Wood notierte, den ich in meiner Kopie korrigiert habe.

2) Dies wäre einfacher zu realisieren gewesen, wenn die Eingänge nicht von denen in sun_position geändert worden wären. Ich musste julian-Tage selbst berechnen, was dazu führte, dass ich die Unterfunktion julian_calculation vektorisieren musste.

3) Es hat einige Versuche gedauert, um festzustellen, dass die Funktion Zeilenvektoren erwartet, keine Spaltenvektoren. Dies geht aus der Funktionsbeschreibung nicht hervor.

OK. Der grobe Fehler bei der Zenitberechnung liegt in Zeile 7 von sun_topocentric_zenith_angle_calculateR. Sie verwenden nur den ersten Breitengradwert. Dies sollte lauten:
% Topozentrische Erhebung, ohne atmosphärische Refraktion
argument = (sin(loc_llh(1,:)* pi/180).*sin(topocentric_sun_position.declination * pi/180)) + .
(cos(loc_llh(1,:)* pi/180).*cos(topocentric_sun_position.declination * pi/180).*cos(topocentric_local_hour * pi/180))
true_elevation = asin(argument) * 180/pi

Ich habe die Abweichungen der Feinskala nicht verfolgt, aber ich vermute, dass sie auf Fehler in der Vincent Roy-Transkription der Reda- und Andreas-Algorithmen zurückzuführen sind, die noch nicht korrigiert wurden.

Vielen Dank, dass Sie sich an der Vektorisierung dieser Funktion versucht haben, Charles, das wäre sehr nützlich. Beim Ausprobieren habe ich jedoch einige unerwartete Ausgaben gefunden.
1. Als ich Ihr Testskript SunAngleSpatialVariation ausprobierte, stellte ich fest, dass sich der Sonnenstandswinkel nicht mit dem Breitengrad änderte, was meiner Meinung nach nicht richtig ist. Ich habe ein ähnliches Diagramm erstellt, in dem der Sonnenazimut aufgetragen wurde, und auch hier gab es einige Diskontinuitäten. Also denke ich, dass irgendwo in der Berechnungskette ein Fehler ist.
2. Ich habe begonnen, Ihre Funktion zu testen, indem ich sie mit den ursprünglichen SunPosition-Berechnungen in einer for-Schleife verglichen habe, habe jedoch festgestellt, dass die ursprüngliche Berechnungskette in Ihren Dateien unterbrochen war (Inkonsistenzen in der Standortdefinition). Als ich zur ursprünglichen Quelle von Vincent Roy zurückkehrte und seine Ergebnisse mit Ihren für Ihr SunAngleLocalVariation-Skript verglich, fand ich eine enge Übereinstimmung, aber es gab kleine Unterschiede in den berechneten Winkeln in der Größenordnung von 0,03°, was möglicherweise kein Problem darstellt in der Praxis, sind aber das 10- bis 100-fache der angegebenen Genauigkeit des Roy-Algorithmus.

Wenn Sie diese Inkonsistenzen beheben könnten, wäre diese vektorisierte Berechnung äußerst nützlich.
John


Zur Tagundnachtgleiche steht die Sonne (mittags) am Äquator.

Jetzt kann ich mir die Situation ein wenig schlecht vorstellen.

Wenn die Sonne mittags zu einer Tagundnachtgleiche am Äquator über dem Himmel steht, bedeutet dies, dass der Sonnenstand 90 Grad beträgt. In den Tropen, die sich auf 23,5 Grad Breite befinden, würde die Sonnenhöhe bei 66,5 Grad (90 - 23,5) liegen. ist das richtig? Wenn ich es richtig visualisiere, bedeutet dies, dass die Deklination der Sonne in den Tropen zur Tagundnachtgleiche 23,5 Grad und am Äquator 0 Grad beträgt.

Aber dann denke ich, dass zur Tagundnachtgleiche die Rotationsachse der Erde senkrecht zur Schnittlinie zwischen der Ekliptik und dem Äquator der Himmelskugel steht. Deshalb denke ich, dass die Deklination der Sonne 0 Grad beträgt, weil die Sonne auch senkrecht zu dieser Schnittlinie steht.

Habe ich das total falsch verstanden? Ich glaube, ich habe die Deklination der Sonne mit ihrer Höhe verwechselt.


Tipps zum Fotografieren der Blauen Stunde

Die blaue Stunde wird von Fotografen wegen ihrer satten Farben und ihrer ruhigen, geheimnisvollen Stimmung geschätzt. Da das Licht zu dieser Tageszeit weich ist und eine sehr hohe Farbtemperatur hat, eignet es sich am besten für Motive mit künstlichen Lichtquellen wie Stadtansichten, Gebäude, Brücken oder Denkmäler. Neben städtischen Umgebungen kann die blaue Stunde auch für Landschaften gut funktionieren, solange sie Bereiche mit warmem Licht enthalten, um den blauen Hintergrund zu kontrastieren.

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Nachführungsfreie Solarsammeltechnologien für solare Heiz- und Kühlsysteme

4.4 Verbund-Parabolkollektoren

CPCs gehören in die Kategorie der nicht-abbildenden Konzentratoren, da sie kein Abbild der Sonne auf dem Absorber abbilden. Diese sind in der Lage, die gesamte einfallende Strahlung zum Absorber zu reflektieren. Die ersten Entwürfe dieser Kollektoren wurden von [19] entwickelt, daher werden sie manchmal auch als Winston-Kollektoren bezeichnet. Die Grundidee ist, dass die Notwendigkeit, den Konzentrator zu bewegen, um die scheinbare Tagesbewegung der Sonne aufzunehmen, durch die Verwendung einer Rinne mit zwei einander zugewandten Abschnitten einer Parabel verringert werden kann, wie in Abb. 4.6 gezeigt.

Abbildung 4.6. Mögliche Absorbertypen für zusammengesetzte Parabolkollektoren und Lamellendetails.

Zusammengesetzte parabolische Konzentratoren können einfallende Strahlung über einen relativ breiten Winkelbereich aufnehmen, abhängig vom Sonneneinfallswinkel, indem sie eine oder mehrere interne Reflexionen verwenden. Jegliche Strahlung, die innerhalb des Kollektorakzeptanzwinkels in die Öffnung eintritt, trifft auf die Absorberoberfläche, die sich am Boden des Kollektors befindet. Wenn die Reflektivität der konzentrierenden Oberfläche nicht hoch ist, können die optischen Verluste erheblich sein [22] . Der Absorber einer CPC kann verschiedene Formen annehmen und wie in Abb. 4.6 zu sehen flach, bifazial, keilförmig oder zylindrisch sein. Die ersten drei sind ein Flossentyp mit in die Flossen eingebetteten Rohren (im Detail in Abb. 4.6 gezeigt).

Es wurden zwei Grundtypen von CPCs entwickelt: der symmetrische, in Abb. 4.6 gezeigt, und der asymmetrische, deren Formen den im nächsten Abschnitt gezeigten ähnlich sind.

Der Kollektor kann je nach Akzeptanzwinkel stationär oder nachführend sein. Wenn Tracking verwendet wird, ist dies sehr grob oder intermittierend, da das Konzentrationsverhältnis klein ist. Die Sonnenstrahlung wird gesammelt und durch eine oder mehrere Reflexionen an den parabolischen Oberflächen konzentriert. Für Anwendungen bei höheren Temperaturen sind höhere Konzentrationsverhältnisse und eine genauere Verfolgung erforderlich.

CPCs können entweder als eine große Einheit mit einer Öffnung und einem Empfänger, wie in Abb. 4.6 dargestellt, oder als Panel, das wie ein FPC aussieht, wie in Abb. 4.7 dargestellt, ausgeführt werden.

Abbildung 4.7. Detail eines Parabolkollektors im Paneelverbund mit zylindrischen Absorbern.

Im Folgenden wird eine optische und thermische Analyse von CPCs vorgestellt.

Ein Winston-Design-CPC [20] ist in Abb. 4.8 dargestellt. Dies ist ein nicht-bildgebender Konzentrator. Es ist ein linearer zweidimensionaler Konzentrator, der aus zwei Parabeln A und B besteht, deren Achsen um den halben Kollektorakzeptanzwinkel (±θc) auf beiden Seiten der optischen Achse des Kollektors. Der Sammler θc ist definiert als der Winkel, um den eine Lichtquelle von der Normalen zur Kollektorachse bewegt werden kann und dennoch am Absorber konvergiert. CPCs haben über die gesamte Aperturfläche einen konstanten Akzeptanzwinkel [22] .

Abbildung 4.8. Konstruktionsdetails eines flachen Receiver-Compound-Parabolkollektors (CPC).

Ein zylindrischer Empfängerkollektor ist in Abb. 4.9 dargestellt. Wie bereits erwähnt, muss der Empfänger des CPC nicht flach und parallel sein, sondern kann bifazial, keilförmig oder zylindrisch sein. Bei dem zylindrischen Empfängerkollektor haben die kleinen unteren Abschnitte des Reflektors (AB und AC) eine kreisförmige Form und die oberen Abschnitte (BD und CE) haben eine parabolische Form. Bei dieser Konstruktion ist es erforderlich, dass für den parabolischen Anteil des Kollektors an jeder Stelle X, die Kollektornormale muss den Winkel zwischen der Tangente an den Empfänger halbieren XY und der einfallende Strahl am Punkt X im Winkel θc in Bezug auf die Kollektorachse, wie gezeigt. Das Seitenwandprofil von voll entwickelten CPCs kann enden, wenn es parallel zur optischen Achse wird. Normalerweise geht nur sehr wenig Konzentration verloren, wenn diese Vorrichtungen um einen Bruchteil (ca. 0,6–0,9) relativ zu ihrer vollen Höhe gekürzt werden [22] . Daher wird eine kürzere Version des CPC mit weniger reflektierendem Material erhalten, was den Akzeptanzwinkel geringfügig beeinflusst, aber das Höhe-zu-Apertur-Verhältnis, das Konzentrationsverhältnis und die durchschnittliche Anzahl von Reflexionen ändert. Da die Reflektivität der verspiegelten Oberflächen durch Staub und andere Materialablagerungen beeinträchtigt wird, werden CPCs in der Regel mit Glas abgedeckt.

Abbildung 4.9. Schematische Darstellung eines zusammengesetzten Parabolkollektors mit zylindrischem Empfänger.

Die Ausrichtung eines CPC hängt von seinem Akzeptanzwinkel ab. Ein zweidimensionaler CPC ist ein idealer Konzentrator, dh er nutzt perfekt alle Strahlen innerhalb des Akzeptanzwinkels 2θc. Der Kollektor kann je nach Kollektorannahmewinkel stationär oder nachführend sein. Hinsichtlich der Ausrichtung der Längsachse können sowohl Nord-Süd- als auch Ost-West-Richtungen verwendet werden. In beiden Fällen ist seine Öffnung in einem Winkel gleich dem Breitengrad des Ortes direkt zum Äquator geneigt.

Wenn die Kollektorachse in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet ist, muss diese der Sonne periodisch nachgeführt werden, indem sie ihre Achse dreht, damit der Sonneneinfall innerhalb des Akzeptanzwinkels des Konzentrators liegt. Je nach Anwendung (Anforderung über einen bestimmten Zeitraum) kann der Kollektor auch stationär sein, aber Strahlung wird nur in den Stunden empfangen, in denen sich die Sonne innerhalb des Kollektorakzeptanzwinkels befindet [6] .

Wenn der Konzentrator mit seiner Längsachse in Ost-West-Richtung ausgerichtet ist, kann der Kollektor durch seinen Akzeptanzwinkel die Sonnenstrahlen effektiv nutzen. Für stationäre CPCs, die in diesem Modus montiert sind, sollte der minimale Akzeptanzwinkel 47 Grad betragen. Dieser Winkel umfasst die Deklination der Sonne vom Sommer bis zur Wintersonnenwende (2 × 23,5°). In der Praxis werden größere Winkel mit geringerem Konzentrationsverhältnis verwendet, damit der Kollektor auch diffuse Strahlung sammeln kann. Kleine CPCs mit einem Konzentrationsverhältnis von weniger als 3 sind von größtem praktischen Interesse [10] . Diese sind in der Lage, eine große Menge an diffuser Strahlung aufzunehmen, die auf ihre Öffnungen einfällt und die Strahlungsstrahlung zu konzentrieren, ohne der Sonne nachgeführt zu werden. Als allgemeine Richtlinie gilt, dass die erforderliche Häufigkeit der Kollektoreinstellung vom Konzentrationsverhältnis des Kollektors abhängt. Zum C ≤ 2 der Kollektor kann stationär sein, während für C = 3 der Kollektor muss nur halbjährlich angepasst werden, und für C nahe 10 erfordert es eine fast tägliche Anpassung, und diese Systeme werden auch als quasistatisch bezeichnet [6] .


Neigung im Winterwinkel fixiert

Wenn Ihr Energiebedarf im Winter am höchsten oder das ganze Jahr über gleich hoch ist, können Sie die Neigung einfach auf Wintereinstellung belassen. Dies könnte der Fall sein, wenn Sie beispielsweise ein Gewächshaus mit passiver Solarenergie beheizen. Obwohl Sie zu anderen Jahreszeiten mehr Energie gewinnen könnten, indem Sie die Neigung anpassen, erhalten Sie genug Energie, ohne eine Anpassung vorzunehmen. In den folgenden Tabellen wird davon ausgegangen, dass die Neigung das ganze Jahr über auf das Winteroptimum eingestellt ist. Sie zeigen die tägliche Sonneneinstrahlung (in kWh/m 2 ) auf dem Panel, gemittelt über die Saison.

Breitengrad 30°. Neigung 50,7°.
Jahreszeit Sonneneinstrahlung auf Paneel % der Wintereinstrahlung
Winter 5.6 100%
Frühling Herbst 6.0 107%
Sommer 5.1 91%

Latitude 40° Neigung 59,6°
Jahreszeit Sonneneinstrahlung auf Paneel % der Wintereinstrahlung
Winter 4.7 100%
Frühling Herbst 5.8 123%
Sommer 5.1 109%

Breitengrad 50° Neigung 68,5°
Jahreszeit Sonneneinstrahlung auf Paneel % der Wintereinstrahlung
Winter 3.4 100%
Frühling Herbst 5.4 158%
Sommer 5.1 150%


Sonneneinstrahlung auf einer geneigten Oberfläche

Die auf ein PV-Modul einfallende Leistung hängt nicht nur von der im Sonnenlicht enthaltenen Leistung ab, sondern auch vom Winkel zwischen Modul und Sonne. Wenn die absorbierende Fläche und das Sonnenlicht senkrecht zueinander stehen, ist die Leistungsdichte auf der Fläche gleich der des Sonnenlichts (mit anderen Worten, die Leistungsdichte ist immer maximal, wenn das PV-Modul senkrecht zur Sonne steht). . Da sich der Winkel zwischen Sonne und fester Fläche jedoch ständig ändert, ist die Leistungsdichte auf einem feststehenden PV-Modul geringer als die des einfallenden Sonnenlichts.

Die auf eine geneigte Modulfläche einfallende Sonnenstrahlung ist die Komponente der einfallenden Sonnenstrahlung, die senkrecht zur Modulfläche steht. Die folgende Abbildung zeigt die Berechnung der auf eine geneigte Fläche einfallenden Strahlung (SModul) entweder die auf einer horizontalen Fläche gemessene Sonneneinstrahlung (Shorizontal) oder die senkrecht zur Sonne gemessene Sonnenstrahlung (SVorfall).

Das Neigen des Moduls zum einfallenden Licht reduziert die Modulleistung.

Die Gleichungen zu SModul, Shorizontal und SVorfall sind:

wo
&alpha ist der Höhenwinkel und angle
&beta ist der Neigungswinkel des Moduls gemessen von der Horizontalen.

Der Elevationswinkel wurde zuvor wie folgt angegeben:

wobei (phi) der Breitengrad ist und
(delta)ist der Deklinationswinkel, der zuvor angegeben wurde als:

wobei d der Tag des Jahres ist. Beachten Sie, dass aus einfacher Mathematik (284+d) äquivalent zu (d-81) ist, das zuvor verwendet wurde. In der Literatur werden zwei Gleichungen synonym verwendet.

Aus diesen Gleichungen ergibt sich eine Beziehung zwischen SModul und Shorizontal kann bestimmt werden als:

Die folgenden aktiven Gleichungen zeigen die Berechnung der einfallenden und horizontalen Sonneneinstrahlung und die auf das Modul. Geben Sie nur einen von S . einModul, Shorizontal und SVorfall und das Programm berechnet die anderen.

Der Neigungswinkel hat einen großen Einfluss auf die auf eine Oberfläche einfallende Sonnenstrahlung. Bei einem festen Neigungswinkel wird die maximale Leistung im Laufe eines Jahres erreicht, wenn der Neigungswinkel dem Breitengrad des Standorts entspricht. Steilere Neigungswinkel sind jedoch für große Winterlasten optimiert, während niedrigere Titelwinkel im Sommer einen größeren Lichtanteil verbrauchen. Die folgende Simulation berechnet die maximale Anzahl der Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit von Breitengrad und Modulwinkel.

Der Einfluss von Breitengrad und Modulneigung auf die ganzjährig empfangene Sonneneinstrahlung in W.h.m -2 .Tag -1 ohne Bewölkung. Auf der x-Achse ist Tag die Anzahl der Tage seit dem 1. Januar. Die Modulleistung ist die Sonnenstrahlung, die auf ein geneigtes Modul trifft. Der Neigungswinkel des Moduls wird von der Horizontalen gemessen. Die Einfallsleistung ist die Sonnenstrahlung senkrecht zu den Sonnenstrahlen und wird von einem Modul empfangen, das der Sonne perfekt nachgeführt wird. Power on Horizontal ist die auf den Boden auftreffende Sonnenstrahlung, die bei einem flach auf dem Boden liegenden Modul empfangen würde. Diese Werte sind als maximal mögliche Werte am jeweiligen Standort zu betrachten, da sie die Auswirkungen der Bewölkung nicht berücksichtigen. Es wird angenommen, dass das Modul auf der Nordhalbkugel nach Süden und auf der Südhalbkugel nach Norden ausgerichtet ist. Bei einigen Winkeln fällt das Licht von der Rückseite des Moduls und in diesen Fällen sinkt die Modulleistung auf 0.

Wie aus der obigen Animation ersichtlich ist, sind bei einer Modulneigung von 0°. Modul Power und Power on Horizontal gleich, da das Modul flach auf dem Boden liegt. Bei einer Modulneigung von 80° steht das Modul fast vertikal. Die Modulleistung ist geringer als die einfallende Leistung, außer wenn das Modul senkrecht zu den Sonnenstrahlen steht und die Werte gleich sind. Das Modul ist zum Äquator ausgerichtet, so dass es auf der Südhalbkugel nach Norden und auf der Nordhalbkugel nach Süden ausgerichtet ist. Wenn sich das Modul von der nördlichen zur südlichen Hemisphäre (Breitengrad = 0°) bewegt, wird das Modul in die entgegengesetzte Richtung gedreht und die Modulleistungskurve dreht sich um. Wenn das Licht von der Rückseite des Moduls einfällt, sinkt die Modulleistung auf Null. Versuchen Sie, den Breitengrad auf Ihren Standort einzustellen und dann die Modulneigung zu variieren, um die Auswirkungen auf die im Laufe des Jahres empfangene Strommenge zu sehen.


Die Rolle der Sonneneinstrahlungsklimatologie beim Design von Photovoltaikanlagen

5.4.1 Schlüsselwinkel zur Beschreibung der Sonnengeometrie

Zwei Winkel werden verwendet, um die Winkelposition der Sonne von einem bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche aus zu definieren ( Abb. 20 ): Sonnenhöhe und Sonnenazimut.

Abbildung 20. Definition von Winkeln zur Beschreibung des Sonnenstandes (γso und αso), die Orientierung und Neigung der bestrahlten Ebene (α und β), der Einfallswinkel (ν) und der horizontale Schattenwinkel (α1).

Aus Referenz CIBSE Guide J. Weather, Solar and Illuminance Data, Chartered Institution of Building Services Engineers, 222 Balham High Road, London SW12 9BS, UK, 2002 [7] .

Sonnenhöhe (γS) ist die Winkelhöhe des Zentrums der Sonnenscheibe über der horizontalen Ebene.

Sonnenazimut (αS) ist der horizontale Winkel zwischen der vertikalen Ebene, die das Zentrum der Sonnenscheibe enthält, und der vertikalen Ebene, die in echter Nord-Süd-Richtung verläuft. Es wird von genau Süden auf der Nordhalbkugel gemessen, im Uhrzeigersinn vom wahren Norden. Es wird von genau Norden auf der Südhalbkugel gemessen, gegen den Uhrzeigersinn vom genauen Süden. Die Werte sind vor Sonnenmittag negativ und nach Sonnenmittag positiv.

Vier weitere wichtige Sonnenwinkel sind die folgenden:

Das Sonneneinfallswinkel auf einer Neigungsebene α und Steigung β (ν(β,α)) ist der Winkel zwischen der Normalen zur Ebene, auf die die Sonne scheint, und der Linie von der Oberfläche, die durch das Zentrum der Sonnenscheibe verläuft. Der Kosinus von ν(β,α) wird verwendet, um die Bestrahlungsstärke des einfallenden Strahls auf einer Oberfläche aus der Bestrahlungsstärke senkrecht zum Strahl abzuschätzen.

Das vertikaler Schattenwinkel, manchmal auch genannt vertikaler Profilwinkel (γp), ist die Winkelrichtung des Zentrums der Sonnenscheibe, wie sie auf einem gezeichneten vertikalen Schnitt mit spezifizierter Ausrichtung erscheint (siehe Abb. 21 ).

Abbildung 21. Definition des vertikalen Schattenwinkels γp und der horizontale Schattenwinkel αF.

Aus Referenz CIBSE Guide J. Weather, Solar and Illuminance Data, Chartered Institution of Building Services Engineers, 222 Balham High Road, London SW12 9BS, UK, 2002 [7] .

Das Wand Sonnen-Azimutwinkel, manchmal auch genannt horizontaler Schattenwinkel (αF) ist der Winkel zwischen der vertikalen Ebene, die die Normale zur Oberfläche enthält, und der vertikalen Ebene, die durch das Zentrum der Sonnenscheibe verläuft. Mit anderen Worten, es ist der auf der horizontalen Ebene aufgelöste Winkel zwischen der Richtung der Sonne und der Richtung der Normalen auf die Oberfläche (siehe Abb. 21).

Das Sonnenuntergang Stundenwinkel (ωso) ist der Azimutwinkel bei astronomischem Sonnenuntergang. Es ist eine Größe, die in mehreren algorithmischen Verfahren verwendet wird.


VERWEISE

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  • Gemeinsame Forschungsstelle: GIS-Datenbank zur Sonnenstrahlung für Europa und Sonnenstrahlung und GIS