Methodenvorschlag zur Berechnung der Sonneneinstrahlung für Prognosen

Mathematische Verfahren für die ingenieurtechnische Anwendung

verfasst von: Larissa Hille

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

In diesem Buch werden mathematische Verfahren zur Lösung folgender Aufgaben vorgestellt:(Absatz)- Berechnen der Sonnenposition;(Absatz)- Berechnen der Leistung, die ein Lichtstrahl auf seinem Weg durch die Atmosphäre durch Absorption und Streuung verliert;(Absatz)- Berechnen der Strahlenverteilung in einer Wolkenschicht;(Absatz)- Berechnen diffuser Strahlung, die aus einer Atmosphärenschicht bei einer vorgegebenen Verteilung der gestreuten Strahlung zu einer ebenen Oberfläche (Solarmodul) oder zur Seitenfläche eines stehenden Kegelstumpfs (Windkraftanlagenturm) gestreut wird und diese Fläche in bestimmten Winkeln trifft.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

In diesem Kapitel wird nach einem kurzen Rückblick auf die bisherige Entwicklung der optischen Forschung das Thema dieses Buches vorgestellt. Anschließend werden einige in diesem Buch verwendete Begriffe der Strahlungsübertragung erklärt.

Larissa Hille

Berechnen diffuser Strahlung

Frontmatter

Kapitel 2. Optische Tiefe in einer nicht homogenen Umgebung

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden zwei Verfahren zur Berechnung der optischen Tiefe in einer nicht homogenen Umgebung vorgestellt. Die Anzahldichte und die Wirkungsquerschnitte der Licht streuenden und Licht absorbierenden Teilchen werden hierfür durch Modellfunktionen beschrieben. Die vertikalen Veränderungen werden in diesen Modellfunktionen durch Polynome des dritten Grades und die horizontalen Veränderungen durch lineare Funktionen abgebildet. Es wird gezeigt, dass die Eigenschaften einer nicht homogenen Umgebung durch die Angabe mehrerer vertikalen Profile festgelegt werden können und sich die optische Tiefe einer beliebigen Strecke als eine Linearkombination mehrerer polynomiellen Funktionen berechnen lässt.

Larissa Hille

Kapitel 3. Mehrfachstreuung

Zusammenfassung

In diesem Kapitel wird ein Monte-Carlo-Simulationsverfahren zur Berechnung der mehrfachen Streuung in einer nicht homogenen Umgebung beschrieben. Dieses Simulationsverfahren bestimmt die Verteilung der gestreuten Strahlung in einer festen Entfernung von dem Ort der ersten Streuung. Die Ergebnisse der Simulation werden so aufbereitet, dass die Streustrahlung von vielen streuenden Teilchen durch eine anschließende Integration aufsummiert werden kann.

Larissa Hille

Kapitel 4. Berechnung der Strahlungsintensität

Zusammenfassung

Im diesem Kapitel wird ein Verfahren zur Berechnung der Strahlungsintensität für gestreute Strahlung vorgestellt. Dieses Verfahren ermittelt die Intensität der gestreuten Strahlung am unteren Rand einer Atmosphärenschicht aus der Intensität der einfallenden Strahlung an ihrem oberen Rand. Hierzu wird die Streustrahlung von unzähligen Partikeln durch Integration aufsummiert.

Larissa Hille

Bahndynamik

Frontmatter

Kapitel 5. Berechnen der Sonnenposition

Zusammenfassung

Die Bewegung eines Planeten auf seiner Umlaufbahn um die Sonne folgt Keplerschen Gesetzen. Nach dem ersten Gesetz ist die Umlaufbahn eine Ellipse, die Sonne befindet sich in einem Brennpunkt. Nach dem zweiten Keplerschen Gesetz variiert die Geschwindigkeit eines Planeten auf der Bahnellipse so, dass ein von der Sonne zum Planeten gezogener Strahl in gleichen Zeiten gleiche Flächen überstreicht. In diesem Kapitel wird eine exakte trigonometrische Formel für die Fläche eines Ellipsensektors präsentiert. Diese Formel ermöglicht es, mit einem sehr geringen Aufwand und einer nur durch Bahnstörungen geminderten Genauigkeit die Position der Erde auf der Erdbahn zu bestimmen. Die Formel kann genutzt werden, um für einen beliebigen Ort der Erde und einen gegebenen Zeitpunkt die exakte Position der Sonne an der Himmelsphäre zu berechnen.

Larissa Hille

Titel: Methodenvorschlag zur Berechnung der Sonneneinstrahlung für Prognosen
verfasst von: Larissa Hille
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-43176-1
Print ISBN: 978-3-658-43175-4
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-43176-1