Guen Tag!
Ich möchte die Solarstrahlung, also die Energie, die ein idealer
(Wirkungsgrad = 1) Sonnenkolektor abgeben würde, messen.
Ich habe mich zwar schon versucht zu informieren, aber keine geeignet
erscheinende Lösung gefunden. Zum Beispiel stehen in den Datenblättern
vieler Photodioden Sätze wie "Angepaßt an die Augenempfindlichkeit" (BPW
21), das bedeutet für mich, dass die Infrarotstrahlung völlig außen vor
bleibt. Das Selbe scheint für die Messung mit einer Solarzelle zu
gelten.
Habt ihr einen Vorschlag?
Es ist nicht nötig, dass die Messung über viele Größenordnungen genau
ist (Ob 0,1 oder 0,2 Watt rauskommen macht auch keinen Unterschied, 100
und 200 Watt aber schon!)
Natürlich messe ich auch die Umgebungstemperatur, um dann mit diesen
Daten und der Vorlauftemperatur den tatsächlichen Wirkungsgrad und damit
die nutzbare Energie zu berechnen (z.B. so
http://www.bastelitis.de/wirkungsgrad-von-thermischen-solaranlagen/)
IG Jonas Kaufmann
Hallo,
du suchst nach einem Pyranometer. Die sind meist teuer, aber wenn du
Bastelambitionen hast, im Internet gibt es eine Anleitung.
Viele Grüße,
Sven
Danke, den Link hatte ich dann auch gefunden, aber es schaut sehr
aufwendig aus, gerade, da mir die dort verwendeten Messgerät
(Spektrometer und ein Vergleichs-Pyranometer) nicht zur Verfügung
stehen.
Da ich die Daten nicht für die Planung irgendwelcher Inverstitionen
sondern für meine Seminarfacharbeit (So eine "erste wissenschaftliche
Arbeit" hier in Thüringen, wird in der 11. und 12. Klasse geschrieben.
Ich möchte über die Möglichkeiten der Wärmespeichrung schreiben und dazu
die von der Sonne bereitgestellte Energie mit der Verbrachten
vergleichen) benötige, werde ich mal bei der Wetterstation hier im Ort
verbaischauen. Das wäre besonders gut, da am Gaszähler schon eine Ganze
Weile eine Lichtschranke angebracht ist und wenn ich Daten aus der
Vergangenheit erhalte, könnte ich Berechnungen für einen längeren
Zeitraum anstellen.
IG Jonas Kaufmann
Jonas Kaufmann schrieb:> Danke, den Link hatte ich dann auch gefunden, aber es schaut sehr> aufwendig aus, gerade, da mir die dort verwendeten Messgerät> (Spektrometer und ein Vergleichs-Pyranometer) nicht zur Verfügung> stehen.
Ich denke das es für eine erste Wissenschaftliche Arbeit ausreicht ein
paar Annahmen zu treffen:
1. Das Spektrum das auf der Erde ankommt ist unabhängig von Sonnenstand
und Bewölkungsgrad (und das verwendete Spektrum wird genau Angegeben).
2. Fehler die aus unterschiedlichen Spektren entstehen werden wegen
Annahme 1 ignoriert.
Das ist meiner Meinung nach auch Praxistauglich, weil die mit Abstand
meiste Energie bei einigermassen gutem Sonnenstand entnommen werden
kann. Bei Bewölkung bekommt man eh nur 5% der Energie (Schätzwert).
Die Grafik aus dem Link zeigt den Zusammenhang zwischen V-Lambda-kurve,
also Augenempfindlichkeit, und gemessenem Spektrum der
Bestrahlungsstärke:
http://www.umnicom.de/Elektronik/Projekte/Wetterstation/Sensoren/Pyranometer/Bild01.gif
Diese Kurven sind relativ zueinander immer gleich, wenn Annahme 1
zutrifft.
Dadurch kann man mit einem 'augenangepasstem' Sensor per Korrekturwert
direkt auf die eingestrahlte Energie schliessen. Ideal wäre ein Spektrum
im Datenblatt zu haben.
Dann könnte man noch versuchen den Fehler der aus Annahme 1 Entsteht
abzuschätzen (man muss sich ja behelfen wenn man als Abiturient keine
geeigneten Messgeräte hat).
Und zwar würde ich Parallel zum optischen Sensor einen IR-Sensor
verwenden, der Einigermassen einen entfernten Bereich abdeckt,
vielleicht 1-2 um. Das Problem ist das das mit Silizium nicht geht, man
soll wohl Germanium benutzen. Zur Not könnte man aber mit Silizium von
900-1400nm integriert messen.
Nun müssten bei "Annahme 1 = zutreffend" die Messwerte beider Sensoren
immer die gleiche proportionale Abweichung haben und man kann vielleicht
etwas dazu sagen bei welchen Bestrahlungsstärken bzw. Sonnenpositionen
das besonders Stark abweicht.
Aber das alles nur wenn man auch wirklich was bastelt ;o))
> vergleichen) benötige, werde ich mal bei der Wetterstation hier im Ort> verbaischauen. Das wäre besonders gut, da am Gaszähler schon eine Ganze
Beim Deutschen Wetterdienst (www.dwd.de) kann man viele Messwerte von
den einzelnen Stationen frei runterladen.
Interessant ist vielleicht der Bedeckungsgrad mit allen Wolken für 6:00,
12:00 und 18:00, und die Tagessumme der Sonnenscheindauer. Zum Filtern
gibt es noch ein Bit ob überhaupt Sonne geschienen hat.
Ich hoffe der Gedankenanstoss für dich einigermassen brauchbar.
Viel Erfolg, bye uwe
Du kannst als Einstrahlungssensor auch eine Solarzelle verwenden, deren
Kurzschlußstrom Du mißt.
Die Solarzelle sieht nicht das ganze Spektrum wie ein Schwarzer Körper
aber einmal kalibriert, sollte die Zelle recht genaue Ergebnisse
liefern.
Bei Solarthermie geht es ja um die Temperaturerhoehung eines
durchfliessenden Mediums.
Mein Ansatz waere ein schwarzes Stueck Blech in ein Glasgehaeuse zu
setzen (damit es der Wind nicht kuehlt) und dessen Temperatur zu messen
- bei meinen Solarkollektoren stehen da allerdings ca. 200 Grad C bei
Leerlauf im DB.
Noch genauer sollte dann werden, ein Stueck Rohr mit einem schwarzen
Stueck Blech in das Glasgehaeuse zu setzen und die Erwaermung des
Mediums zu messen, das man dann aber definiert rueckkuehlen muss.
wendelsberg
Pyranometer sind teuer, weil das ein schwieriges Thema ist, auch der
Selbstbau ist nicht trivial. Der Deutsche Wetterdienst verkauft lokale
Pyranometerdaten. Vllt. schenkt der nem interssierten Schüler mal sowas.
Mit Mühe findet man auch Institutionen und Privatleute, die ihre
Messungen kostenlos ins Netz stellen, für Berlin z.B. hier:
http://wetter.htw-berlin.de/
hth
Cheers
Detlef
Uwe R. schrieb:> Ich denke das es für eine erste Wissenschaftliche Arbeit ausreicht ein> paar Annahmen zu treffen:> 1. Das Spektrum das auf der Erde ankommt ist unabhängig von Sonnenstand> und Bewölkungsgrad (und das verwendete Spektrum wird genau Angegeben).
Das trifft bestimmt nicht zu, wenn du mit "Erde" die Erdoberfläche
meinst. Abhängig vom Weg durch die Atmosphäre und damit vom Sonnenstand
werden der Blauanteile durch Streuung und der IR-Anteil durch
H2O-Absorption kräftig gekniffen.
http://www.eumetcal.org/euromet/resource/satmet/s2500/s2500001.gif
Wolfgang schrieb:> Uwe R. schrieb:>> Ich denke das es für eine erste Wissenschaftliche Arbeit ausreicht ein>> paar Annahmen zu treffen:>> 1. Das Spektrum das auf der Erde ankommt ist unabhängig von Sonnenstand>> und Bewölkungsgrad (und das verwendete Spektrum wird genau Angegeben).>> Das trifft bestimmt nicht zu, wenn du mit "Erde" die Erdoberfläche
...
Natürlich hast du recht, keine Frage. Weiter unten geht es ja auch genau
darum, den Fehler durch die Annahme abzuschätzen.
Annahmen muss man immer treffen, egal wie gross das Labor ist. Und bis
zur Promotion hat der TO ja noch ne weile Zeit, und eine
Fehlerbetrachtung ist spätestens dann elementar. ;o))
Auch mit Spektrometer kommt er da im Prinzip nicht drumrum. Darum stehen
die Messfehler auch in Datenblatt und Kalibrierzertifikat. Allerdings
ist es bei einer derart groben Anforderung (die Einstrahlung ändert sich
eigentlich schon wenn sich eine Fliege draufsetzt, nicht nur durch den
Schatten sondern auch durch die Wärmeleitung der Füsse, ausserdem ist
die Frage wie warm die Fliege ist bevor sie sich draufsetzt...)
anschaulicher den Messfehler in begreifbare Grössenordnungen zu legen
und dann zu analysieren.
Mit anderen Worten: man kann es fast beliebig genau machen, aber immer
muss man wissen wie genau es denn nun wirklich ist.
bye uwe
Uwe R. schrieb:> Annahmen muss man immer treffen, egal wie gross das Labor ist.
Ich würde es mal so formulieren:
Vereinfachende Annahmen muss man immer machen. Bei jeder Vereinfachung
muss man sich aber überlegen, ob man sich den dadurch gemachten Fehler
erlauben kann.
Bei der gestellten Messaufgabe macht es z.B. einen erheblichen
Unterschied, ob man den Wirkungsgrad im Tagverlauf bestimmen möchte oder
nur an der Gesamtbilanz interessiert ist. Im letzten Falls sind die
spektralen Abweichungen nicht so gewichtig, weil die Zeiten mit
niedrigem Sonnenstand erheblich weniger zur Summe beitragen. Man nimmt
aber z.B. für den ganzen Winter erhebliche Fehler in kauf, wenn man die
Abhängigkeit der Kalibrierung von der Sonnenhöhe vernachlässigt.
