„Immer und immer wieder bitte ich: weniger Zahlen, dafür gescheitere.“
Wladimir Iljitsch Uljanow (1870 bis 1924)
EINSTRAHLUNGSÜBERHÖHUNGEN IN DER PHOTOVOLTAIK
Der Effekt von Einstrahlungsüberhöhungen wird in der Photovoltaik bislang unterschätzt. Bei der Analyse hochaufgelöster Messdatensätze für den Standort München wurden deutliche und wiederholt auftretende Einstrahlungsspitzen festgestellt. Diese Einstrahlungsüberhöhungen sind Ereignisse, bei denen die Werte der Strahlungsdichte über den zugehörigen theoretisch berechneten Leistungswerten bei klarer Atmosphäre, dem Clear Sky Tag liegen. Die erhöhten Globalstrahlungswerte werden im Wesentlichen durch Reflexionen an Cumulus Wolken verursacht. Cumulus Wolken erscheinen als isolierte und durchweg dichte Wolken, die in der Vertikalen blumenkohlartige Formen annehmen. Die Wolke liegt in ihrer Höhe meist unter der 0 °C Schwelle und besteht damit hauptsächlich aus Wassertröpfchen, wodurch sich ihre Ränder überall scharf gegen den Hintergrund abheben. Die scharfen Konturen der Wolke führen zu Strahlungsreflexionen also additiven Strahlungseinträgen und damit zu den Einstrahlungsüberhöhungen.
Diese können beispielsweise in München durch die geringen Wolkengeschwindigkeiten einige Minuten dauern. In der Analyse des Effekts lässt sich noch ein korrelierendes Ereignis beobachten. Sichtbar wurde eine deutlich niedrigere Modultemperatur als an Tagen mit Clear Sky Bedingungen (kürzere Energieeinträge, träge thermische Masse des Moduls und niedrigere Umgebungstemperaturen). Die Einstrahlungsüberhöhungen sind europaweit in allen untersuchten hoch aufgelösten meteorologischen Datensätzen (für verschiedene Klimazonen) sehr schön darstellbar. Im Rahmen des Promotionsvorhabens werden Profile dieses Effekts der Einstrahlungsüberhöhung analysiert und Aussagen zu Kausalzusammenhängen und Korrelationen getroffen.
ZIELE
Entwicklung von Kenngrößen wie standortabhängige Häufigkeit, Dauer, Intensitäten und Energieinhalte zur Analyse der Einstrahlungsüberhöhung. Untersuchung der Wirkung in PV-Systemen hinsichtlich verschiedener Kriterien
Bild: Zu sehen ist der Tagesgang der Globalstrahlung (schwarz) für einen Referenztag (30. Mai 2009) mit Einstrahlungsüberhöhungen (Standort Nähe München, Messwerte mit CMP 21 von Kipp & Zonen). Die rote Kurve zeigt das Profil eines mit LibRadtran dagegen gerechneten Clear Sky Tages. Der Energieeintrag durch Einstrahlungsüberhöhungen ist in lila sichtbar.