Kuhn, Pascal Moritz and Nouri, Bijan and Wilbert, Stefan and Hanrieder, Natalie and Prahl, Christoph and Ramirez-Santigosa, Lourdes and Zarzalejo, L.F. and Schmidt, Thomas and Yasser, Zeyad and Heinemann, Detlev and Tzoumanikas, Panagiotis and Kazantzidis, A. and Kleissl, J. and Blanc, Philippe and Pitz-Paal, Robert (2019) Determination of the optimal camera distance for cloud height measurements with two all-sky imagers. Solar Energy, 179, pp. 74-88. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2018.12.038. ISSN 0038-092X.
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Official URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X18312131
Abstract
All-sky imager based systems can be used to measure a number of cloud properties. Configurations consisting of two all-sky imagers can be used to derive cloud heights for weather stations, aviation and nowcasting of solar irradiance. One key question for such systems is the optimal distance between the all-sky imagers. This problem has not been studied conclusively in the literature. To the best of our knowledge, no previous in-field study of the optimal camera distance was performed. Also, comprehensive modeling is lacking. Here, we address this question with an in-field study on 93 days using 7 camera distances between 494 m and 2562 m and one specific cloud height estimation approach. We model the findings and draw conclusions for various configurations with different algorithmic methods and camera hardware. The camera distance is found to have a major impact on the accuracy of cloud height determinations. For the used 3 megapixel cameras, cloud heights up to 12,000 m and the used algorithmic approaches, an optimal camera distance of approximately 1500 m is determined. Optimal camera distances can be reduced to less than 1000 m if higher camera resolutions (e.g. 6 megapixel) are deployed. A step-by-step guide to determine the optimal camera distance is provided.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/125638/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Determination of the optimal camera distance for cloud height measurements with two all-sky imagers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | February 2019 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Solar Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 179 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.solener.2018.12.038 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | pp. 74-88 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Series Name: | ElServier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0038-092X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | All-sky imagers; Cloud height measurements; Solar nowcasting | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Renewable Energies | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Concentrating Solar Thermal Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | E SW - Solar and Wind Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | E - Impact of Desert Environment (old), E - Systems Analysis and Technology Assessment (old) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Solar Research > Qualification Institute of Networked Energy Systems > Energy Systems Analysis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Kruschinski, Anja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 08 Jan 2019 13:02 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 31 Oct 2023 15:04 |
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