Gewinnung belastbarer Einstrahlungsdaten mittels Messung ......1. Validierung von Satellitendaten...

13. Kölner Sonnenkolloquium 2010

Dr. Norbert Geuder, CSP Services GmbH

Gewinnung belastbarer Einstrahlungsdaten

mittels Messung an abgelegenen Wüstenstandorten

Weshalb Messungen am Standort?

1. Validierung von Satellitendaten mittels Messungen

bei einer Genauigkeit von 1 bis 2%

Abgleich mit Satellitendaten zur Langzeitanalyse,

Bestimmung der erwartbaren solaren Resource

2. Betriebsüberwachung eines operativen Kraftwerks,

Wirkungsgradbestimmung

(andere Bedingungen und Anforderungen an den Messbetrieb)

Einführung 2

Einführung 3

Präzisionssensoren Rotating Shadowband Pyranometer: RSP

?

Welche Ausrüstung ist geeignet?

Präzise thermische Sensoren: Pyrheliometer und Pyranometer auf Nachführeinheit

Vorteile:+ hohe Genauigkeit (1 bis 2%)

+ separate Sensoren für GHI, DNI and DHI (cross-check durch Redundanz)

Nachteile:- hohe Anschaffungskosten

- hohe Wartungskosten

- hohe Verschmutzungs- anfälligkeit

- hoher Strombedarf (Netzanschluss)

GHI DNIDHI

Ausrüstung 4

Sensor mit Photodiode: Rotating Shadowband Pyranometer, RSP

Vorteile:+ geringe Anschaffungskosten

+ wartungsarm

+ kaum verschmutzungsanfällig

+ geringer Strombedarf (PV-Panel)

Nachteil:

- systematische Abweichung der Messwerte

+ korrigierbar!!

Ausrüstung 5

Messgenauigkeiten im Vergleich Präzisionsinstrumente (HP) versus RSP

Fehlerquelle: Pyrheliometer: RSP:

Kalibrierung < ±1,1% ±3% (... ±5%)

Temperatureinfluss < ±0,5% 0% ... ±5%

Linearität < ±0,2% ±1%

Stabilität < ±0,5%/a < ±2%/a

Spektrale Empfindlichkeit <±0,1% 0% ... ±8%

Verschmutzung -0,7% pro Tag -0,07%

pro Tag

Messgenauigkeit 6

Kalibration und Korrekturen Rotating Shadowband Pyranometer (RSP)

2-monatige Kalibration der RSP gegen Präzisionsinstrumente auf

der Plataforma Solar (alle 2 Jahre)

Rechnerische Korrektur der Temperaturabhängigkeit

(linear)

Korrekturen RSP 7

Korrekturen der Messsignale Rotating Shadowband Pyranometer (RSP)

Weitere Korrekturen in Abhängigkeit von:

•spektralem Parameter (bedingt durch den Atmosphärenzustand)

•Air Mass Factor

•Sonnenhöhe

Korrekturen RSP 8

RSP GHI DHI DNI Referenz Pyrheliometer Einheituncor cor uncor cor uncor cor

Durchschn. MB -10.3±4.0

0.3±1.3

-17.3±1.6

-0.4±0.7

24.6±10.5

1.0±0.5

1.0±3.9 W/m²

RMSD 14.2 7.6 18.9 4.5 33.3 13.0 5.3 W/m²

Jahressumme -1.9% <1% -14.2% <4% 3.5% <1% 0,2% - 1,3%

Korrigierte DNI vom RSP

RMSD = 13 W/m²

Korrekturen RSP 9

Fehlereinflüsse bei Präzisionsinstrumenten Redundanz-Check, Nachführgenauigkeit und Lüftung

Fehlereinflüsse Präzisionsinstrumente 10

Gut gewartete Instrumente,temperaturkorrigiert,

mit Sonnensensor und Ventilation

Mäßig gewartete Instrumente, Glasdom gereinigt, mit Abschattung

Verschmutzungshistorie Pyrheliometer

Fehlereinflüsse: Verschmutzung 11

Verschmutzung im Vergleich

Fehlereinflüsse: Verschmutzung 12

Inspektion und Wartung

Fehlereinflüsse: Verschmutzung, etc. 13

Regelmäßige Wartung, tägliche Datenkontrolle,Analyse und Aufbereitung der Daten durch einen Spezialist

Reinigungdes

Sensors

Zusammenfassung

• Genauigkeit von Präzisionssensoren: 1-2%

• Anschluss ans Stromnetz, tägliches Reinigen unabdingbar

• Genauigkeit momentaner RSP-Messdaten: 2-3%

• Messgenauigkeit der Jahressumme: ~ 1%

• Reinigungsintervall: alle 2 bis 4 Wochen (standortabhängig)

• Geeignet für abgelegene Standorte

• Analyse der Messdaten notwendig

• Regelmäßige (tägliche) Datenkontrolle empfohlen!!

Zusammenfassung 14

Vielen Dank

für Ihre

Aufmerksamkeit!

The end 15