Globalstrahlungswert verdoppeln?

Wissenschaft Wetter & Meteorologie
#1

Liebe/-r Experte/-in,
Liebe/-r Experte/-in,
für ein Solarschiff ich will ausrechnen, wieviel Energie Solarzellen stündlich an den E-Motor liefern.

In Wikipedia steht unter „Globalstrahlung“: "Tageseinträge werden in kWh/(m² · d) angegeben, Jahreseinträge in kWh/(m² · a) (gesprochen meist: kWh je m² und Jahr). In der Klimatologie wird der Jahreseintrag auch durch die über das ganze Jahr (Tag und Nacht, in Gemeinjahren also 8.760 Stunden) gemittelte Einstrahlleistung beschrieben. Ein Jahreseintrag von beispielsweise 1200 kWh/(m² · a) entspricht einer über das Jahr gemittelten Einstrahlleistung von 137 W/m².

Da aber fast die gesamte Globalstrahlung nur tagsüber einfällt, heisst das doch, dass ich (für einen Durchschnittstag von 12 h) diese Werte verdoppeln muss. Also: beträgt die Globalstrahlung 137 W/m², dann sind das pro Tag (24 h)3288 W/m², die sich aber faktisch auf die 12 hellen Stunden des Tages konzentrieren. Das wären pro Stunde 3288/12 = 274 W/m². (Dass die Globalstrahlung mittags stärker ist als morgens und abends habe ich natürlich der Einfachheit halber nicht berücksichtigt).

Frage also: Ist mein Gedankengang mit der Verdopplung richtig?

Besten Dank im Voraus für eine Antwort!
Jörg Sommer

#2

Hallo Jörg Sommer,

deine Rechnung hört sich gut an!

Der Wikipedia-Artikel ist leider erschreckend schlecht geschrieben. Es wird z.B. nicht erwähnt, ob die angegebenen Zahlen sich auf eine fixe Stelle auf der Erde (z.B. Deutschland) beziehen.
In Wirklichkeit ist es ja so, dass die Erde immer beschienen wird. Auch Nachts - dann eben in Neuseeland. Dann dürfte man die genannten Zahlen natürlich nicht verdoppeln.

Aber das scheint in dem Artikel nicht gemeint zu sein.
Du hast mit deiner Rechnung also absolut Recht!

Ich würde jedoch sagen, dass du dein Schiff nur an schönen (=sonnigen) Tagen fahren lässt.
Denn kannst du sogar von einer deutlich höheren Leistung ausgehen :wink:

Hoffe ich konnte dir helfen.

Gruß
Martin

#3

Ja, der Gedankengang ist plausibel: Die Leistung entspricht dem Energieumsatz je Zeiteinheit, bei halber Zeit (Einstrahlung während 12 von 24 Stunden) verdoppelt sich die momentane Leistung gegenüber dem angegebenen Durchschnittswert.

Gruß vom Physitux

#4

Hallo

also ich sehe das änlich wie du wenn die Nacht tatsächlich in die Berechnung der Globalstrahlung
mit eingeht dann ja dann muss der wert üngefähr das doppelte sein (ach da es sich hier um einen gemittelten wert handelt ist das mit mittag und abends bereits drinn um einen genauen wert zu ermitteln müsstest du es dann schon messen denn im winter ist die Strahlung auch geringer und die Tage kürzer )
aber im durchschnitt läuft es auf den wert von 137 hinaus

gruß
stefan

Ach falls du genauere angaben brauchst könnten ich noch einen freund fragen der in der Solar branche ist

#5

Hallo Jörg!

Grundsätzlich, also im Rahmen der von Dir verwähnten Vereinfachungen, ist ein Verdoppelung ein Ansatz.

Aber natürlich ist die Sache kompliziert, wie Du selbst erwähnst, die der Wert auch über den Tag nicht konstant. Jahreszeiten sind natürlich auch noch zu berücksichtigen, evtl. sogar Breitengrad.

Ob eine Verdopplung ein guter Wert ist, hängt somit wohl stark von dem konrekten Beispiel ab. Solarschiff, das im Sommer zwischen 11:00 und 15:00 Uhr fahren soll? Oder doch ein Eisbrecher im arktischen Winter? :wink:

Zu guter letzt darf man auch die Wirkungsgrad von Solarzelle (und Motor) nicht vernachlässigen.

Auch wenn es nicht sehr konkret ist, hoffe ich dennoch weitergeholfen zu haben.

Sönke

#6

Vielen Dank, Söhnke!
Alle 4 Experten, die auf meine Anfrage geantwortet haben, waren sich einig: Die Verdopplung ist in Ordnung! Natürlich hat die Tageszeit (Morgens, mittags, abends) einen starken Einfluss, ebenso die Jahreszeit und erst recht der geografische Ort. Letzteres wird allerdings durch die Verwendung von Globalstrahlungskarten mit langjährigen Mittelwerten berücksichtigt. Mir geht es auch nur um eine grobe Abschätzung: In welcher Größenordnung kann man die Leistung von Solarzellen auf einem Solarschiff erwarten?
Mit freundlichem Gruß, Jörg Sommer

#7

Vielen Dank für die Antwort. Deine Kritik an dem Wiki-Artikel ist sicher zutreffend - könntest Du ihn nicht entsprechend ergänzen? Weiteres siehe meine Antwort zum Beitrag von Söhnke.
Gruß, Jörg

#8

Vielen Dank, Physitux
die anderen 3 Experten, die noch geantwortet haben, sehen das genauso.
Gruß, Jörg Sommer

#9

Nein, Deine Antwort genügt mir. Die anderen 3 Experten haben ähnlich geantwortet.
Vielen Dank, Jörg Sommer

#10

Da ich kein Experte bin, würde ich von der konkreten Ist-Strahlung pro h ausgehen, nicht von Mittelwerten u.ä.; auch wäre da noch die Bewölkung, elektr. Speicherkapazitäten usw. zu berücksichtigen…

#11

Vielen Dank für die Antwort! Sie bestätigt im Wesentlichen die anderen Antworten, die ich erhalten haben.
Gruß, Jörg Sommer