Mittlere jährliche Sonneneinstrahlungsleistung

tobey · Gast

Meine Frage:
Hallo liebe Physiker,
ich bin Maschinenbaustudent und muss im Rahmen des Studiums eine Semesterarbeit schreiben. In dieser möchte ich u.a. begründen, warum die Sahara als Standort für solarthermische Kraftwerke günstig ist. Ich möchte also eine Rechnung aufstellen, in der ich die mittlere jährliche Sonneneinstrahlungsleistung auf eine bestimmte Fläche in der Sahara-Region bestimme.

Meine Ideen:
Ich habe also erstmal folgende Erkenntnisse zusammengestellt:

Beachtet werden muss:
- unterschiedliche Sonnenstrahlungsleistung pro m² auf Erdoberfläche in der Sahara aufgrund von Tageszeiten
- unterschiedliche Sonnenstrahlungsleistung pro m² auf Erdoberfläche aufgrund von Stellung der Gestirne (Erde Sonne (Jahreszeiten)) hervorgerufen durch geneigte Erdachse
das bedeutet, dass mehr Luftmassen (Air Mass AM) durchdrungen werden müssen -> Leistungsverringerung

Ich vermute, dass ich aufgrund meiner analyse des problems 2x integrieren muss. Einmal über den Tagesverlauf und einmal über den Jahresverlauf. Der Sonnenstand und damit die Strahlungsleistung ist direkt abhängig von der Tageszeit und dem Tag des Jahres.

Leider kann ich mir keinen Rechnerischen Ansatz vorstellen oder gar Erarbeiten.

Für Hilfe bis ich sehr Dankbar.
Freundliche Grüße
Tobias

o~O · Anmeldungsdatum: 30.11.2010 Beiträge: 184

Ich denke das ganze ist eher ein Thermodynamisches Problem als ein Optisches. Das Problem liegt ja an sich in der Wärmestrahlung welche in gewisser hinsicht proportional ist zur Strahlungsintensität.

Ich weiß das es eine solche Betrachtung bereits gibt. Wenn ich mich recht entsinne hat das DLR für das Deserttec-Projekt mal eine Solche untersuchung gemacht. Das ist deutlich genauer als das was du wahrscheinlich berechnen kannst, daher schau lieber mal da nach ob du da was finden kannst. Ist auch sehr gut geeignet als Quelle für deine Arbeit.

ansonsten würde ich den folgenden Link empfehlen, da es dort ein bischen was zur Theorie gibt:

http://www.td.mw.tum.de/tum-td/en/studium/lehre/solar_photovolt/download/folien/SolPV_Ue-1

Vielleicht noch eine Anmerkung an dieser Stelle. Bin selbst Kerntechniker und habe nicht so viel mit der Sonne zu tun Big Laugh

Aber ob die Wüste gut geeignet ist, das ist eine schwierige Frage. Man darf da leider nicht einfach nur die Strahlungsintensität betrachten. Man vergisst gerne mal die Auswirkungen der Desertifikation. Sandstürme, Dünenwanderungen und ähnliches sind große technische Probleme die man nicht so einfach wegrationalisieren kann.

tobey · Gast

wie du schon richtig geschlussfolgert hast, geht meine arbeit um das projekt desertec.
da ich aber als betreuer dieser studienarbeit einen physiker einer hochschule mit fachgebiet strahlung habe, legt er da auf eine rechnung viel wert. ich habe gehofft irgendwie auf vergleichswerte zu kommen, mit denen ich die ergebnisse der desertec kalkulation beweisen kann.

leider, wie so oft, haben dozenten (professoren) kaum zeit einem hilfestellung bei den überlegungen usw. zu geben.

ich werd mal deine links durchschaun. vllt komm ich mit meinen ansätzen ja doch noch auf ne lösung. ich werde diese dann hier präsentieren.

sollte in der zwischenzeit noch jemand gute hilfestellung leisten können, bin ich natürlich auch sehr dankbar.

o~O · Anmeldungsdatum: 30.11.2010 Beiträge: 184

ok, das Phänomen kennt man Hammer

Naja eine Vergleichsrechnung ist natürlich eine schöne Sache, über die Sinnhaftigkeit wird da oft nicht gefragt. Naja in erster Linie bräuchtest du eine Funktion welche dir Ortsabhänig erstmal den Auftreffwinkel der Sonnenstrahlen auf den Erdboden gibt. Dann bräuchtest du sowas wie mittlere Wetterdaten für das Jahr um abzuschätzen wie viele Wolken da sind etc. Das ist eine ziemlich komplexe Aufgabe.

tobey · Anmeldungsdatum: 11.01.2011 Beiträge: 1

ich habe die rätsels lösung:

bin auch damit auf gute vergleichswerte gekommen.

die lösung bietet die VDI-Richtlinie 3789 Blatt 2. Dort sind alle nötigen Rechenwege und Formeln erklärt.

- man muss zum einen über den gesamten Tag integrieren
und zum anderen über das ganze Jahr. Zu beachten ist dabei, dass für jede einzelne Stunde und jeden einzelnen Tag der Höhenwinkel der Sonne neu errechnet werden muss. Damit ändert sich auch dauerhaft die optische Luftmassendicke, sowie die Rayleigh-Atmosphäre. D.h. für jeden Parameter ist eine 24x365 Matrix anzufertigen.

Am besten tut man dies mit Excel.
Am Ende kann man dann aber für jeden beliebigen Standort der Welt (man benötigt Kenntnisse über geographische Koordinaten und Höhe über Meeresspiegel, sowie Trübungsfaktor) die Energie der Sonnenstrahlen auf eine horizontale Fläche errechnen.

gibts noch weitere fragen, dann nur her damit Augenzwinkern