Sonnenenergie Winnen

Solarenergie-Berechnung

Die Prozess-Simulation Solar ermöglicht Jahresenergiebilanzierungen und erlaubt Aussagen über die Güte, Nutzen und Qualität der Investition. Verschiedene Simulationen können durchgespielt und die optimale Lösung hierbei gefunden werden.

Die Prozess-Simulation Solar bildet Grundlage und Entscheidungshilfe sowohl für die Bereiche Solarthermie, Photovoltaik als auch für Wärmeschutzmaßnahmen bzgl. Einstrahlung an Gebäuden mit beispielsweise großen Glasfronten. Sie ermöglicht unter anderem eine Beantwortung auf die Frage der Erwärmung und der Sonnen-Strahlungsintensität des jeweiligen Tagesgangs, Monats- oder Jahreslaufs.

Mittels Prozess-Simulation Solar lassen sich die Tages-, Monats- und Jahresverläufe berechnen. Hierfür werden verschiedene Modelle verwendet.

Die Berechnung des Sonnenenergieeintrags erfolgt in Anlehnung an die VDI 3789 für die globale, direkte und diffuse Sonneneinstrahlung. Die Berechnung der diffusen Einstrahlung wird unter anderem mit einem modifizierten Modell nach Perez mit einer überarbeiteten F-Faktor-Matrix durchgeführt für den zirkumsolaren und den isotropen Anteil sowie den Anteil »horizontal ribbon«.

Die Simulation erfolgt unter Berücksichtigung von Messwerten für den jeweiligen Standort. Für Gebiete in Deutschland wird zusätzlich auch die DIN 4710 bei den Berechnungen berücksichtigt. Sollten keine Daten zur Verfügung stehen, so wird nach den erforderlichen Datensätzen recherchiert.

Die Berechnungen erfolgen iterativ für jede Stunde, Tag, Monat des Jahres. Die Berechnungsintervalle innerhalb einer Stunde sind variabel. Die Datenausgabe ist für jedes Berechnungsintervall möglich, sowie als Monats- und Jahreszusammenfassungen mit der jeweiligen Sonnenscheindauer gewichtet und ungewichtet für die verschiedenen Strahlungen und Einstrahlungswinkel.

Berechnungsbilder Ausschnitt der Zwischenberechnungen

Jahres-Globalstrahlung — in der Flächennormalen — Stundenwert mit realer Sonnenscheindauer gewichtet ohne dem Anteil bedeckter Tage für Raum Passau

Stundenwerte Globaleinstrahlung

Jahres-Direkteinstrahlung — in der Flächennormalen — Stundenwert mit realer Sonnenscheindauer gewichtet ohne dem Anteil bedeckter Tage für Raum Passau

Stundenwerte Direkteinstrahlung

Jahres-Direkteinstrahlung auf geneigte Fläche — Stundenwert mit realer Sonnenscheindauer gewichtet ohne dem Anteil bedeckter Tage für Raum Passau

Stundenwerte Flächeneinstrahlung direkt

Wirkungsgrad der Flächeneinstrahlung — Stundenwert mit realer Sonnenscheindauer gewichtet ohne dem Anteil bedeckter Tage für Raum Passau

Wirkungsgrade Flächeneinstrahlung

Soll die optimale Ausrichtung und der Neigungswinkel von Sonnenkollektoren für die Einstrahlung ermittelt werden, so wird hierfür eine Matrix mit den Leistungswerten für frei definierbare Sonnenazimut und Neigungswinkel erstellt – geordnet nach Leistung oder Gleichmäßigkeit im Jahresverlauf – und erlaubt so eine Aussage über den Wirkungsgrad und die Effizienz der Anlage. Diese wird in einem weiteren Schritt für den jeweiligen Kollektortyp konkretisiert. Die Daten werden jeweils iterativ aus den einzelnen Schleifendurchgängen mit einer Auflösung von 15 Minuten für das gesamte Jahr berechnet und erst am Ende der kompletten Berechnung gemittelt. Diese Vorgehensweise erlaubt eine klare Aussage bzgl. des Einstrahlungswinkels und damit verbunden auch des Wirkungsgrads, der hiervon abhängig ist, des Temperaturverlaufs innerhalb eines Tagesganges und den damit verbundenen sich ändernden Wärmeverlusten bzw. Wirkungsgradbeeinflussungen.

Über den jeweiligen Energiebedarf einer thermischen Solaranlage lässt sich aus den Daten der Prozess-Simulation die Anlagengröße dimensionieren, wie Größe des Kollektorfeldes, des Puffersystems, Leitungsdimensionen, Pumpen, etc. Für die Photovoltaik sind die entsprechenden Parameter ermittelbar.

Berechnungsbilder Ausschnitt der Zwischenberechnungen

Übersicht verschiedener Flächenausrichtungen und deren Einstrahlung bezüglich der direkten Sonnenstrahlung im Raum Passau

Übersicht div. Kollektorausrichtungen