Bereitstellung von historischen Globalstrahlungsdaten für die Photovoltaik

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1 Bereitstellung von historischen Globalstrahlungsdaten für die Photovoltaik Wolfgang Riecke, Dipl.-Met. Deutscher Wetterdienst Klima- und Umweltberatung Bernhard-Nocht-Straße 76 D Hamburg klima. Tel.: Fax: Fachtagung Energiemeteorologie

2 Themen 1 Globalstrahlungsmessungen (Stationsnetz) 2 Satellitenabgeleitete Strahlungsdaten 3 Rasterdaten 4 Strahlungskarten Deutschland 5 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung 2. Fachtagung Energiemeteorologie

3 Themen 1 Globalstrahlungsmessungen (Stationsnetz) 2 Satellitenabgeleitete Strahlungsdaten 3 Rasterdaten 4 Strahlungskarten Deutschland 5 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung 2. Fachtagung Energiemeteorologie

4 Meteorologisches Observatorium Lindenberg Betreuung des Strahlungsmessnetzes Kalibrierung der Messgeräte Qualitätsprüfung Regionales Klimabüro Hamburg Vertrieb Berechnung von Rasterwerten Erstellung von Strahlungskarten 2. Fachtagung Energiemeteorologie

5 Strahlungsmessplattform MO Lindenberg 2. Fachtagung Energiemeteorologie

6 Beginn kontinuierlicher Strahlungsmessungen: Potsdam Geräte Kipp&Zonen CM2, CM5 2. Fachtagung Energiemeteorologie

7 Einrichtung eines Strahlungs- Messnetzes im DWD: 1972 Geräte Kipp&Zonen CM11 Strahlungsmessungen an einer Wetterwarte 2. Fachtagung Energiemeteorologie

8 Messnetz (aktuell) Pyranometer/Pyrgeometer G, D, A: 11 Stationen G, D: 17 Stationen G: 2 Stationen SCAPP G, D: 82 Stationen Geräte Kipp&Zonen CM11/CM21 SCAPP (Scanning Pyrheliometer/Pyranometer) 2. Fachtagung Energiemeteorologie

9 Kopf und Sensormodul des SCAPP bestehen aus einer Tortenschlitzblende (1), einem Diffusor (2), einem Lichtleiter (3), zwei Filterscheiben KG4 (4a), BG34 (4b) Glas und dem Photoempfänger (5). Gewicht: 5 kg Höhe: 260 mm Das SCAPP zur Messung der direkten und diffusen Sonnenstrahlung, der Globalstrahlung sowie der Sonnenscheindauer Durchmesser: 185 mm 2. Fachtagung Energiemeteorologie

10 Messunsicherheit: Schieldrup Paulsen (1968) Gesamtsystem (Pyranometer, Schreiber, Auswertung) Tagessummen: Sommer 3 bis 5 % Winter >5% SCAPP 2. Fachtagung Energiemeteorologie

11 Themen 1 Globalstrahlungsmessungen (Stationsnetz) 2 Satellitenabgeleitete Strahlungsdaten 3 Rasterdaten 4 Strahlungskarten Deutschland 5 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung 2. Fachtagung Energiemeteorologie

12 Satellitenabgeleitete Globalstrahlungswerte: Verschiedene Methoden Im DWD: Routinemäßig - nach Methode W.Möser, 1983, Globalstrahlung aus Satellitenmessungen, Mitteilungen aus dem Institut für Geophysik und Meteorologie an der Universität Köln (Strahlungstransportmodell gekoppelt an die Reflektivität, Vergleich Bodenmessung-Modellwert, Differenz iterativ minimiert) CMSAF (satellite application facility on climate monitoring) Heliosat-Methode 2. Fachtagung Energiemeteorologie

13 Themen 1 Globalstrahlungsmessungen (Stationsnetz) 2 Satellitenabgeleitete Strahlungsdaten 3 Rasterdaten 4 Strahlungskarten Deutschland 5 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung 2. Fachtagung Energiemeteorologie

14 Rasterwerte der Globalstrahlung (1 km-gitter) Ausgangswerte: Satellitenabgeleitete Globalstrahlungswerte 8 km Gitter (Meteosat) unregelmäßig verteilte Bodenmessungen d. Globalstrahlung (Pyranometer) Überführung der 8 km-satellitenrasterwerte auf das 1 km-kartenraster für Deutschland: alle 64 1 km-raster erhalten gleichen Satellitenwert Glätten des 1 km-rasters 2. Fachtagung Energiemeteorologie

15 x,y Gsat Berechnung aller Differenzen an den Stationsorten Gstat Berechnung einer linearen Regression der Differenzen mit der Stationshöhe Berechnung der Differenz Stationswert minus Regressionswert am Stationsort DIFstation Umrechnung der Differenz auf das 1 km Gitter DIFxy 2. Fachtagung Energiemeteorologie

16 Berechnung der Strahlungswerte (mittlere monatliche Tagessumme der Globalstrahlung) GT an den Rasterpunkten x,y GTxy = Satellitenabgeleiteter G-Wert am Rasterpunkt x,y + auf 1 km-gitter übertragene Differenz Difxy + G-Wert am Rasterpunkt x,y aus Regressionsgleichung Die Prozedur ist so eingerichtet, dass der Rasterwert an der Station genau dem gemessenen Stationswert entspricht 2. Fachtagung Energiemeteorologie

17 Themen 1 Globalstrahlungsmessungen (Stationsnetz) 2 Satellitenabgeleitete Strahlungsdaten 3 Rasterdaten 4 Strahlungskarten Deutschland 5 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung 2. Fachtagung Energiemeteorologie

18 Strahlungskarten Deutschland 2. Fachtagung Energiemeteorologie

19 2. Fachtagung Energiemeteorologie

20 2. Fachtagung Energiemeteorologie

21 Themen 1 Globalstrahlungsmessungen (Stationsnetz) 2 Satellitenabgeleitete Strahlungsdaten 3 Rasterdaten 4 Strahlungskarten Deutschland 5 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung 2. Fachtagung Energiemeteorologie

22 Monatssummen kwh/m2 aufsummierte Monatssummen kwh/m2 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung 1 Jahr 2010 Abb. 2: Verlauf der Einstrahlung 2010 in Deutschland (Flächenmittel) Vergleich aktuelles Jahr/vieljähriges Mittel vieljährige Monatssumme aktuelle Monatssumme aufsummierte vieljährige Monatssummen aufsummierte aktuelle Monatssummen Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 0 Deutscher Wetterdienst, RKB Hamburg; Fachtagung Energiemeteorologie

23 Globalstrahlung kwh/m2 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung 10 Jahr Deutschland weite Flächenmittel der Globalstrahlung in kwh/m Jahressumme Mittelwert Fachtagung Energiemeteorologie

24 Globalsstrahlung in J/cm2 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung ~ 120 Jahre Entwicklung der Globalstrahlung , Station Potsdam Ja_Sum_Po Mit 1901/ j. gl. Mittel Po 70j. Schwingung Fachtagung Energiemeteorologie

25 Globalstrahlung kwh/m 2 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung in den einzelnen Monaten Potsdam, (1: Jan-Jun) Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Fachtagung Energiemeteorologie

26 Globalstrahlung kwh/m 2 Zeitl. Entwicklung der Einstrahlung in den einzelnen Monaten Potsdam, (2: Jul-Dez) Jul Aug Sep Okt Nov Dez Fachtagung Energiemeteorologie

27 Unter alle aktuellen (seit 1998) und langjährigen Strahlungskarten frei verfügbar (Monate, Jahre) und demnächst auch alle langjährigen Rasterdaten (Monate, Jahre) 2. Fachtagung Energiemeteorologie

28 2. Fachtagung Energiemeteorologie Vielen Dank

29 Abhängigkeit der Strahlungsleistung von der Sonnenfleckenanzahl Quelle:Raschke, E., 2009: Klimawandel: Ist die Sonne schuld; η [energie] Fachtagung Energiemeteorologie

30 Entwicklung der Emissionen in Deutschland Quelle:Wallsch, M., 2003: EMEP-Assessment-Report EMEP:European Monitoring and Evaluation Programme 2. Fachtagung Energiemeteorologie

31 Entwicklung der Feinstaubbelastung in Berlin Quelle: > Luftqualität 2. Fachtagung Energiemeteorologie

32 Kalibrierungen im kurzwelligen Spektralbereich kurzwellig im Labor kurzwellig vor Sonne 2. Fachtagung Energiemeteorologie

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