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Potenzial von Photovoltaikanlagen zur Ableitung raum-zeitlich hoch aufgelöster Globalstrahlungsdaten – Entwicklung eines Verfahrens zur Ableitung von Anlagencharakteristika und atmosphärischen Parametern aus Photovoltaikleistungsdaten

Buchmann, Tina Timandra

[img] PDF, German
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Abstract

Um das Messnetz für Globalstrahlung auszubauen, wird in dieser Arbeit das Verfahren PV2RAD vorgestellt. PV2RAD ermöglicht die Ableitung von direkten und diffusen Strahlungsflussdichten aus Leistungsdaten von Photovoltaikanlagen. Zunächst werden die Photovoltaikanlagen mit Hilfe von vier anlagenspezifischen Parametern an klaren Tagen charakterisiert. Im Anschluss werden auf Grundlage der Leistung von Photovoltaikanlagen und den anlagenspezifischen Parametern, unter Anwendung der linearen Inversion, die direkte und die diffuse Strahlungsflussdichte in Abhängigkeit der atmosphärischen Parameter abgeleitet. Auf Grundlage der aus der Inversion abgeleiteten direkten Strahlungsflussdichten kann der atmosphärische Parameter Aerosol Optische Dicke an klaren Tagen standortgenau bestimmt werden. PV2RAD wird an einer Testanlage am Standort Hochschule Bonn-Rhein-Sieg getestet und validiert. Für sieben klare Tage werden die direkte und die diffuse Strahlungsflussdichte ermittelt. Dabei liegt die Differenz zwischen gemessener und aus der Inversion abgeleiteter Strahlungsflussdichte im Tagesgang zwischen 2% und 9%. Anschließend wird PV2RAD auf sechs Photovoltaikanlagen des Versorgungsgebiets der AllgäuNetz GmbH & Co. KG angewandt. Die Differenz zwischen gemessener und aus der Inversion abgeleiteter Strahlungsflussdichte im Tagesgang liegt durchschnittlich zwischen 2% und 16%. Die aus der Inversion abgeleiteten Strahlungsflussdichten sind im Vergleich zu den etablierten Verfahren (Satellit, Bodenmessstation und Wettermodelle) zeitlich und räumlich höher aufgelöst.

Translation of abstract (English)

The present thesis proposes a novel method (PV2RAD) that uses power records of solar photovoltaic systems to infer direct and diffuse irradiance. PV2RAD has two components: a forward and a backward model (linear inversion). The forward model infers the characteristics of each individual system. The backward inversion model uses the generated power of individual photovoltaic systems to calculate direct and diffuse irradiance as a function of meteorological parameters for clear sky days. Furthermore, the atmospheric parameter aerosol optical depth (and in future the cloud optical depth) can be derived from the recorded PV power. A photovoltaic system at the Hochschule Bonn-Rhein-Sieg is used to test and validate the method. The deviation between the measured and modelled irradiance ranges between 2% and 9%. PV2RAD is then applied to six in-field photovoltaic systems within the distribution network of AllgäuNetz GmbH & Co KG. The deviation between the measured and modelled irradiance ranges between 2% and 16%. PV2RAD has in comparison to established methods (irradiance from satellites, weather models or pyrnometers) a higher spatiotemporal resolution.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Siegmund, Prof. Dr. Alexander
Date of thesis defense: 28 May 2018
Date Deposited: 13 Jun 2018 13:42
Date: 2018
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Geography
The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 500 Natural sciences and mathematics
530 Physics
910 Geography and travel
Controlled Keywords: Photovoltaik, Energiemeteorologie, Umweltphysik, Atmosphärenphysik, Geographie
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