elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Validation and benchmark of a novel low-cost measurement system of direct and diffuse irradiance at six sites worldwide

Blum, Niklas und Nouri, Bijan und Wilbert, Stefan und Fabel, Yann und Campos Guzman, Laura und Stührenberg, Jonas und Broda, Rafal und Matteschk, Paul und Maas, Felix und Meinel, Michael und Kazantzidis, Andreas und Abraim, Mounir und Ghennioui, Abdellatif und Calais, Martina und Habte, Aron und Zarzalejo, L. F. (2024) Validation and benchmark of a novel low-cost measurement system of direct and diffuse irradiance at six sites worldwide. The WMO Technical Conference on Meteorological and Environmental Instruments and Methods of Observation (TECO-2024), 2024-09-23 - 2024-09-26, Wien, Österreich.

[img] PDF
4MB

Kurzfassung

Direct normal irradiance (DNI) and diffuse horizontal irradiance (DHI) are important measurands to characterize atmospheric conditions. Several commercial measurement systems of DNI and DHI are available. Sun trackers with pyranometers and pyrheliometers are expensive and require constant maintenance due to their susceptibility to failures and soiling. Simpler, i.e. less expensive and more robust systems, that are commercially available, typically bring considerable deviations under certain atmospheric conditions. To meet such challenges, we developed PyranoCam, a novel measurement system for DNI, DHI and global horizontal irradiance (GHI). It consists of a pyranometer and an all-sky camera and uses a combined physical and machine-learning model. In our contribution we demonstrate PyranoCam's performance by a three-fold experimental campaign as follows. First, we validate PyranoCam at six sites around the world including various climates using sun trackers with ISO 9060:2018 Class A pyrheliometers and shaded pyranometers as references. PyranoCam exhibits competitive relative root mean square errors of 3.4% to 7.4% (DHI) and 2.1% to 4.5% (DNI) at all sites including four sites that were not used for training the model. Second, at two of the sites, we benchmark PyranoCam against three commercial systems (Rotating Shadowband Irradiometer, (RSI); Delta-T SPN1; EKO MS-90). PyranoCam is the most accurate system in the test. It is followed closely by the RSI. SPN1 and MS-90 show significant deviations. Third, by an extended measurement setup at one site, we investigate influences such as the spectral composition of GHI, DNI and DHI on the accuracy of each test system. The deviations of SPN1's DHI and DNI increase sharply in situations with high circumsolar irradiance. The MS-90's DNI errors strongly depend on the reference DNI. For RSP and PyranoCam, comparatively small deviations are found under all atmospheric conditions. In particular for PyranoCam, a high transferability between atmospheric conditions is indicated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/207614/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Validation and benchmark of a novel low-cost measurement system of direct and diffuse irradiance at six sites worldwide
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Blum, NiklasNiklas.Blum (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1541-7234NICHT SPEZIFIZIERT
Nouri, BijanBijan.Nouri (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9891-1974NICHT SPEZIFIZIERT
Wilbert, StefanStefan.Wilbert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3573-3004NICHT SPEZIFIZIERT
Fabel, YannYann.Fabel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1892-5701NICHT SPEZIFIZIERT
Campos Guzman, LauraLaura.Campos (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9686-1443NICHT SPEZIFIZIERT
Stührenberg, JonasJonas.Stührenberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3777-2632NICHT SPEZIFIZIERT
Broda, RafalRafal.Broda (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-2378-1776170127885
Matteschk, PaulDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für SolarforschungNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maas, FelixDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für SolarforschungNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meinel, Michaelmichael.meinel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6372-3853170127887
Kazantzidis, Andreasakaza (at) upatras.grNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abraim, MounirGreen Energy Park (IRESEN)https://orcid.org/0000-0002-7798-9027NICHT SPEZIFIZIERT
Ghennioui, AbdellatifGreen Energy ParkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Calais, MartinaM.Calais (at) murdoch.edu.auNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Habte, AronNational Renewable energy LaboratoryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zarzalejo, L. F.lf.zarzalejo (at) ciemat.eshttps://orcid.org/0000-0003-4522-6815NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 September 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:diffuse irradiance, direct irradiance, sensor comparison, solar ressource, accuracy, benchmark, influences, rotating shadowband pyranometer, PyranoCam, SPN-1, MS-90, CaptPro
Veranstaltungstitel:The WMO Technical Conference on Meteorological and Environmental Instruments and Methods of Observation (TECO-2024)
Veranstaltungsort:Wien, Österreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 September 2024
Veranstaltungsende:26 September 2024
Veranstalter :World Meteorological Organization
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Condition Monitoring
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Blum, Niklas
Hinterlegt am:23 Okt 2024 09:53
Letzte Änderung:23 Okt 2024 09:53

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.