Bewertung von Messsystemen der Direkt- und Diffusstrahlung unter unterschiedlichen Klimabedingungen

Abstract

Photovoltaik-(PV-) Projekte können bei der Planung und im Betrieb von Messungen der Direktnormalstrahlung (DNI) und horizontalen Diffusstrahlung (DHI) profitieren. Genaue Daten der DHI werden umso wichtiger für bifaziale PV, welche zunehmend an Bedeutung gewinnt. Beispielsweise empfiehlt IEC 61724-1 DHI-Messungen in bifazialen PV-Kraftwerken, um diese mit hoher Genauigkeit zu überwachen. Mehrere kommerzielle Messsysteme der DNI und DHI sind verfügbar. Sonnentracker mit Pyranometern und Pyrheliometern sind teuer und erfordern wegen ihrer Anfälligkeit für Verschmutzung und Fehlbedienung ständige Kontrollen und Wartung. Einfachere, d.h. kostengünstigere und robustere Sensoren können eine verminderte Genauigkeit unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen aufweisen. In den meisten früheren experimentellen Vergleichen und Validierungen solcher Messsysteme wurden keine atmosphärischen Parameter wie etwa zirkumsolare Strahlung gemessen, welche die Genauigkeit dieser Sensoren direkt beeinflussen können. Neuere einfache Messsysteme, die für Solaranwendungen im Jahr 2024 relevant sind, wurden bisher nur an wenigen Standorten verglichen. Wir schließen diese Lücke, indem wir relevante Messsysteme (RSI, RSP 4G; Delta-T SPN1, EKO MS-90, PyranoCam, Sunto CaptPro) an sechs Standorten miteinander vergleichen. Dabei bewerten wir auch den Einfluss relevanter atmosphärischer Parameter, die wir mit speziellen Instrumenten an einem der Standorte messen. Wir analysieren auch PyranoCam, ein neuartiges Messsystem für DNI, DHI und Globalstrahlung (GHI). Es besteht aus einem Pyranometer und einer Fischaugenkamera, die Fotos des gesamten Himmels macht und ein kombiniertes physikalisches und maschinelles Lernmodell verwendet. Die Ergebnisse unserer Studie erlauben es, die Genauigkeit der Sensoren für eine für Nutzer relevante Anwendung und zugehörige klimatische Bedingungen besser abzuschätzen. Zudem werden Erkenntnisse für die Entwicklung von Korrekturen für die Sensortechnologien gewonnen.