Bereitstellung gütebewerteter Datenbasen und Modelle zur Einstrahlungsklimatologie im Rahmen des Europäischen Projekts MESoR

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1 Britstllung gütbwrttr Datnbasn und Modll zur Einstrahlungskliatologi i Rahn ds Europäischn Projkts MESoR Carstn Hoyr-Klick, Hans Gorg Byr 2, Elk Lornz 3, Dtlv Hinann 3, Lourds Raírz 4, Jsús Polo 4, Lucin Wald 5, Thoas Huld 6, Marcl Suri 6 Dutschs Zntru für Luft- und Raufahrt.V., Institut für Tchnisch Throdynaik, Pfaffnwaldring 38, Stuttgart Tl.: , Fax.: , E-ail: carstn.hoyr-klick@dlr.d 2 Hochschul Magdburg-Stndal, 394 Magdburg Tl.: , Fax.: , E-ail:hans-gorg.byr@hs-agdburg.d 3 Fachbrich Physik, Univrsität Oldnburg, 26 Oldnburg 4 Solar Radiation Group. CIEMAT (Spanin) 5 Écol ds Mins d Paris, Cntr for Enrgy and Procsss (Frankrich) 6 Europan Coission, Joint Rsarch Cntr, Institut for Environnt and Sustainability, Ispra (Italin) Einlitung U dn wachsndn Bdarf an qualitativ hochwrtigr Inforation zur Einstrahlungskliatologi für di Projktntwicklung von Solarnrgisystn abzudckn, wird i Rahn ds Europäischn Projkts 'Managnt and Exploitation of Solar Rsourc Kowldg' MESoR an dr Qualifizirung von Datnqulln und Modlln zur Britstllung von standortspzifischn Einstrahlungsdatnsätzn garbitt. Dabi solln di aus bodn- odr satllitngstütztn Mssungn abglitt Datnbankn (z.b. Europäischr Strahlungsatlas ESRA [], Satl-light [2], Mtonor [3], PVGIS [4], SOLEMI [5], Hliocli [6], Hliosat-3 [7]) und di darauf aufbaundn Modll zur Ablitung systspzifischr (Orintirung, Nigung) Einstrahlungswrt hinsichtlich dr Widrgab dr wsntlichn Eignschaftn (langjährig Strahlungssun, Variabilität, Vrtilungsfunktionn) dr Einstrahlungsrihn bwrtt so für ihr Anwndbarkit zur Prognos ds Vrhaltns von Solarnrgisystn qualifizirt wrdn. Di Zugänglichkit dr von vrschidnn Anbitrn britghaltnn Datn und Prograwrkzugn soll übr inn Brokr -Srvic ggbn wrdn.

2 Das Konzpt ds MESoR Srvics I Rahn von MESoR soll kin nu torologisch Datnbank rstllt wrdn. Es ist babsichtig, bsthnd odr nu rstllt Inforationsbasn übr inn inhitlichn Srvr, dr in rin Vrittlungs- (Brokr-) Funktion ausübt zugänglich zu achn. Inforationsanbitr solln auf d Srvr di Bschribung ihrs Angbots als Mtadatn hintrlgn. Dis Mtadatn nthaltn u. A. di Art und Hrkunft und Güt dr angbotnn Datn, drn gografischn und zitlichn Bzug, Zitauflösung und Zugänglichkit. Potntill Nutzr (Planungsbüros, Invstorn, Bankn, tc.) solln übr in GIS- (Gografischs Inforationssyst)-Portal das für dn gwähltn Ort vorhandn Inforationsangbot abfragn (sih Abb. ). Mit Hilf von auf d Srvr britgstlltn Epfhlungn für di Auswrtung dr durch untrschidlich Datnbasn ggbnn Einstrahlungsinforation für Planung, Auslgung, Entwicklung und Btrib von Solarnrgisystn, kann anhand dr Mtadatn das gignt Angbot ausgwählt wrdn. Abb. : Scrnshot ds MESoR Portals. Das Bispil zigt dn zur Zit iplntirtn Link zu d von dr Ecol ds Mins angbotnn Hliocli- Srivc für inn Standort in Südfrankrich.

3 Bwrtung von Datnbasn Zur Bwrtung dr Angbot, di übr di rin Zusanstllung von Msswrtn hinausghn, d.h. insbsondr allr Datnbasn, di flächndcknd Inforation auf Basis von Intrpolationsvrfahrn odr Satllitndatnauswrtung lifrn, ist drn Güt wsntlich. Als Grundlag dr Bwrtung dint priär dr Vrglich disr Modlldatn it Mssdatn qualitativ hochwrtigr torologischr Stationn. Dn Krn disr Datnbasis stlln Datnsätz, di i Rahn dr Mssntz BSRN [8] und IDMP (Intnational Daylight Masurnt Progra) [9] aufgnon wurdn. Ergänznd wrdn in Abhängigkit von dr Stationsdicht - witr Datnsätz torologischr Dinst hinzugzogn. Di Güt disr Datnsätz wird it standardisirtn Vrfahrn zu übrprüft und gknnzichnt. Di i Rahn von MESoR ingstztn Vrfahrn sind it dr IEA Task 36 [0] abgstit, u di Hoognität dr Datnsätz auch übr dn uropäischn Rahn hinaus sichrzustlln. Für di Bwrtung dr Übrinstiung von Modll- und Mssdatn wrdn untrschidlich - zu Til nu ntwicklt - Gütass ingstzt. Für di Auswahl inr Datnbasis für in bstit Anwndung wrdn jwils untrschidlich Gwichtungn disr Gütass vorgschlagn wrdn. Gütass Ein grundlgnd Bwrtung dr Übrinstiung vo Modl- und Mssdatn rfolgt durch drn ittlr Abwichung (dr Bias) MA = n i= ( x x ) n : Anzahl dr Datnpaar x = Modllwrt x n = Msswrt = x x Ein dtaillirtr Bwrtung, di sich bi zitsynchronn Modll- und Msswrtn anwndn lässt, ist durch di Wurzl dr ittlrn quadratischn Abwichung ggbn (Root Man Squar Abwichung).

4 n RMS = ( x n i= x ) 2 n : Anzahl dr Datnpaar x x = Modllwrt = Msswrt Mit d Maß RMS wird di xakt Idntität odllirtr und gssnr Datnrihn gtstt. Es ist das wsntlich Maß zur Übrprüfung von Vorhrsagodlln (sih z.b. []), di zur antizipirndn Sturung von Systn gnutzt wrdn. Für di Anwndung dr Strahlungsinforation zur Systauslgung und zur Abschätzung ds Systvrhaltns (Langfristrträg) ist dggnübr ldiglich di statistisch Idntität dr odllirtn und gssnn Rihn zu fordrn. Zur Prüfung disr Idntität kann di Ähnlichkit dr Vrtilungsfunktionn dr Datnsätz analysirt wrdn. Abb.2 zigt dn Vrglich dr kuulirtn Vrtilungsfunktionn für gssn und satllitngstützt Tagsittlwrt dr Einstrahlung für 0-jährig Zihn ins Standorts. kuulirt Vrtilung Distanz täglich Strahlungssu [Wh/²] täglich Strahlungssu [Wh/²] Abb.2a,b: Tst dr Güt von Modllirtn Datn übr dn Vrglich dr Vrtilung dr Datn. Abb. 2a (links) zigt di Kurvn dr kuulirtn Vrtilungsfunktion odllirtr (satllitngstütztr) und gssnr Tagssun dr Einstrahlung. Di Distanz zwischn disn Kurvn ist in Abb.2b (Rchts) dargstllt. Di Lini zigt dn kritischn Wrt disr Distanz in in Kologorov-Sirnov Tst. Da Disr Wrt hir nicht übrschrittn wird, könnn di Modllwrt als dn Msswrtn statistisch ähnlich gltn.

5 Ein qualitativr Tst für statistisch Ununtrschidbarkit dr bidn Datnsätz ist durch dn Koogorov-Sirnov Tst [2] ggbn, dr übrprüft, ob dr Abstand dr Vrtilungskurvn inn bstitn Grnzwrt nicht übrschritt (sih Abb. 2a). D Ansatz dis Tst folgnd, kann in quantitativs Maß für di Übrinstiung dfinirt wrdn. Auf dis Ansatz aufbaund, lassn sich witr Maß dfinirn, di in Kobination it dn Fhlrgrößn MA und RMS in ufassnd Bwrtung dr Datngüt rlaubn. Ein xplarisch Anwndung drartigr Maß ist in [3] und [4] ggbn. Di Gwichtung dr Maß it Bzug auf di Güt dr, auf dr Basis dr it dn Modlldatn rittltn Btribsparatr untrschidlichr Solarnrgisyst wird i Rahn von MESoR rittlt. Ausblick Das Projkt MESoR (Abschluss Mitt 2009) wird inn qualitativ nun Zugang zu Einstrahlungsdatn röglichn. Es wird übr sinn Srvr dn Zugang zu dzntral vrtiltn, bwrttn Inforationn bitn. Dis wird durch ufassnd Anlitung zur anwndungsspzifischn Auswahl dr Inforation sowi drn qualitativr und quantitativr Bwrtung rgänzt wrdn. Ein Prototyp diss Srvrs ist übr: zugänglich. Ein witrr Aspkt ist di Erstllung inr Roadap für di zukünftig Forschung und Entwicklung für di Britstllung von Einstrahlungsdatn, z.b. in Langzitdatnbankn odr Vorhrsagn. Witr Inforation zu Projkt MESoR bitt Danksagung Dis Arbit wurd durch di Europäisch Koission durch Untrstützung ds Projkts MESoR (TREN/07/FP6EN/S /038655) gfördrt. Litratur [] K. Scharr, J.Grif (ds.), J.K. Pag, R. Dogniaux, G. Czplak, U. Trznbach, I. Brnhardt, L. Wald, S. Antoin, O. Baur, L. Baudoin, H.G. Byr, E. Francois, M. Lfvr, N. Poloubinski, Ch. Rigollir, H. Lund, J. Möllr-Jnsn, A. Joukoff, J. Tpls, E.P. Borisnko, A. Tsvtkov, R. Aguiar, M.J. Carvalho, M. Collars Prira, P. Littlfair, M. Albuisson, B. Bourgs, L. Kadi, Th Europan Solar Radiation Atlas, Vol.-2+CD, Ls Prsss d l Ecol ds Mins, Paris (2000) [2] Foyntonont,F., D. Duortir, D. Hinann, A.Har, J.Olsth, A.Skartvit, P.Inichn, C.Ris, J.Pag, L.Roch, H.G.Byr, L.Wald,A.Santos, SATELLIGHT:

6 a uropan progra ddicatd to srving daylight data coputd fro METEOSAT iags, Proc. LUX-EUROPA'97, Astrda (997) [3] Mtonor, [4] M.Suri,T.A.Huld, E.D.Dunlop, PV-GIS: a wb basd solar radiation databas for th calculation of PV potntial in Europ, Intrnational Journal of Sustainabl Enrgy 24, (2005). [5] R. Myr, C. Hoyr, E. Didrich, C. Schillings, M. Schrodtr, R. Büll, F. Trib: Solar Enrgy Mining: High-Rsolution Mtosat-basd Srvic for Solar Radiation Products for Europ, Africa and Asia. In: Dutsch Gsllschaft für Sonnnnrgi.V. DGS Munich PSE GbH Forschung Entwicklung Markting, Friburg [Hrsg.]: EuroSun, 4. Intrn. Sonnnforu, S , EuroSun, 4. Intrn. Sonnnforu, Friburg i Brisgau, Jun 2004 [6] S. Cros, M. Albuisson, M. Lfèvr, C. Rigollir, L.: HlioCli: a long-tr databas on solar radiation for Europ and Africa. In: Dutsch Gsllschaft für Sonnnnrgi.V. DGS Munich PSE GbH Forschung Entwicklung Markting, Friburg [Hrsg.]: EuroSun, 4. Intrn. Sonnnforu, S , EuroSun, 4. Intrn. Sonnnforu, Friburg i Brisgau, Jun 2004 [7] J. Btck, R. Kuhlann, A. Har, A. Drws, E. Lornz, M. Girodo, D. Hinann, L. Wald, S. Cros, M. Schrodtr-Hoschidt, T. Holzr-Popp, G. Gsll, T. Erbrtsdr, M. Kosal, B. Hildnbrand, K.-F. Dagstad, J. Olsth, P. Inichn, C. Ris, D. Duortir, F.v. Roy, A. Ortgon Gallgo, H.G. Byr, F. Trib, C. Schillings, S. Kronshag, H. Mannstin, L. Bugliaro, W. Krbs: Enrgy Spcific Solar Radiation fro Mtosat Scond Gnration (MSG): Th Hliosat-3 Projct. Final Rport [8] BSRN, Baslin Solar Radiation Ntwork, World Mtorological Organisation, [9] IDMP-Intrnational Daylight asurnt Progra; IEA Task 7E Broad- Band visibl radiation data acquisition and analysis, Rport IEA-SHCP-7E- (994) [0] D. Rnné, R. Myr, H.G. Byr, R.Prz, L.Wald, P. Stackhous, Solar rsourc knowldg anagnt: a nw task of th intrnational nrgy agncy, Proc. of th ASME solar nrgy dvision, Intrnational solar nrgy confrnc SEC, Dnvr(CO), USA, (2006) [] E.Lornz, D.Hinann, H.G.Byr, M.Schnidr Witrntwicklung von Vrfahrn zur Solarlistungsvorhrsag Prognos von Vrbundlistungn und drn Vrtraunsbrich, diss Syposiu [2] Massy, F.J.Jr., Th Kologorov-Sirnov tst for goodnss of fit, Journal of th Arican Statistical Association 46, (95) [3] J.Rund, Gnauigkit dr Mtonor Vrsion 6.0, diss Syposiu [4] B.Espinar, L.Raírz, A.Drws, H.G.Byr, L.F.Zarzaljo, J.Polo, L.Martín, Analysis of diffrnt rror paratrs applid to solar radiation data fro satllit and Gran radiotric stations, ingricht bi Solar Enrgy, 2007