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Physically based correction of systematic errors of Rotating Shadowband Irradiometers

Forstinger, Anne und Wilbert, Stefan und Driesse, Anton und Hanrieder, Natalie und Affolter, Roman und Kumar, Sharad und Goswami, Neeraj und Geuder, Norbert und Vignola, Frank und Zarzalejo, L.F. und Habte, Aron (2020) Physically based correction of systematic errors of Rotating Shadowband Irradiometers. Meteorologische Zeitschrift, 29 (1), Seiten 19-39. Borntraeger Science Publishers. doi: 10.1127/metz/2019/0972. ISSN 0941-2948.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.schweizerbart.de/papers/metz/detail/prepub/93161/Physically_based_correction_of_systematic_errors_o?af=crossref

Kurzfassung

Accurate measurements of direct normal, diffuse horizontal and global horizontal irradiance (DNI, DHI and GHI) are needed for meteorological studies and are essential for the solar resource assessment at potential solar power plant sites. Often, these potential sites are remote and hence require robust sensors that require minimal maintenance that are not affected strongly by soiling. Therefore, Rotating Shadowband Irradiometers (RSI) are widely used for resource assessment. To achieve the required accuracy, corrections for the raw values of RSIs depending on systematic temperature, incidence angle and spectral errors must be used, and a thorough calibration of the sensor head must be applied. The existing correction functions are derived from comparisons of RSIs to thermopile radiometers at selected sites and therefore empirical. Their accuracy is considered to be site dependent. In this work a new correction and calibration method is presented that removes the systematic errors using a physical approach. It is based on information of the sensor properties as well as measurements of its directional response, and incorporates the atmospheric conditions at the measurement site. In this case, no empiric relations obtained from a specific site are required. The method requires estimates of the current DHI and GHI spectra during each measurement of the RSI. Based on these spectra, a spectral correction, which includes a spectrum dependent temperature correction, can be made without employing empirical relationships. The new physical calibration and correction method is tested at three sites and reaches similar results compared to the empirical functions. This is already achieved with rudimentary estimations of the GHI and DHI spectra and we expect that these estimations can be improved in the future. The results indicate that the physical approach reduces the problematic location dependence of the current calibration and correction methods. The physical correction and calibration method show promise for a further improvement of the RSI accuracy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136723/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Physically based correction of systematic errors of Rotating Shadowband Irradiometers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Forstinger, AnneSF-QLFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilbert, StefanStefan.Wilbert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3573-3004NICHT SPEZIFIZIERT
Driesse, AntonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hanrieder, NatalieNatalie.Hanrieder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9671-351XNICHT SPEZIFIZIERT
Affolter, RomanCSP ServicesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kumar, SharadNETRA, NTPC LtdNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Goswami, NeerajNETRA, NTPC LtdNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geuder, NorbertStuttgart University of Applied SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vignola, FrankUniversity of Oregon Solar Radiation Monitoring Lab, Eugene, OR (USA)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zarzalejo, L.F.CIEMATNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Habte, AronNational Renewable energy Laboratory USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 April 2020
Erschienen in:Meteorologische Zeitschrift
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:29
DOI:10.1127/metz/2019/0972
Seitenbereich:Seiten 19-39
Verlag:Borntraeger Science Publishers
ISSN:0941-2948
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Rotating Shadowband radiometer, radiometer calibration, pyranometer, spectral error
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Konzentrierende solarthermische Technologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Einfluss von Wüstenbedingungen (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Kruschinski, Anja
Hinterlegt am:20 Okt 2020 08:02
Letzte Änderung:24 Okt 2023 13:58

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