Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE)
Energiemeteorologisches Labor
Die Messungen werden ergänzt durch hochaufgelöste Strahlungsmessungen (direkte und diffuse Komponenten und Spektrum), sowie von Photovoltaik (PV)-Erträgen unterschiedlicher Modultypen (polykristallines und amorphes Silizium). Zusätzlich werden mit zwei unterschiedlichen Wolkenkamera-Systemen Bewölkungssituationen aufgenommen und analysiert. Das Labor dient dem Zweck, die Prognose der Strahlung zu verbessern und die verbesserten Prognosen zur Steuerung von Photovoltaik (PV)-Speicher-Systemen zu verbessern. Dabei untersuchen wir zum einen netzintegrierte PV-Hybridsysteme mit Batterien. Darüber hinaus untersuchen wir auch PV-Power-to-Gas-to-Power Systeme, also Photovoltaiksysteme, die an Wasserstoff-Metallhydrid-Speicher angebunden sind. Zu diesem Zweck arbeiten wir eng mit dem Wasserstofflabor im TREE zusammen. Mit den von uns entwickelten Simulationsmodellen testen wir unterschiedliche prognosebasierte Steuerungsalgorithmen für die oben genannten Systeme.
„Das Management der Energieinfrastruktur muss viel effektiver an wechselnde Wetterlagen angepasst werden. Insbesondere die dezentrale Einspeisung und Speicherung von Strom aus PV-Anlagen stellt die Betreiber der Verteilnetze vor neue Herausforderungen bei Ausbau und Betrieb der Netze der Zukunft. Als Atmosphärenphysikerin ist eine der zentralen Fragen meiner Forschung daher, wie wir Ertragsvorhersagen für die Steuerung der Netze sowie von dezentralen Speichern optimieren können.”
Prof. Dr. Stefanie Meilinger - Professorin für Nachhaltige Technologien, insb. Energieeffizienz und Erneuerbare Energien, Fachbereich IWK
Messgeräte des Energiemeteorologischen Labors
Diese Website gibt einen Überblick der einzelnen Messgeräte mit technischen Details, gemessenen Parametern und Verwertung der Daten. Die Daten des Energiemeteorologischen Labors werden sowohl für die Wetterprognosen durch Meteomedia als auch für Forschungsprojekte an der Hochschule verwendet. Im Nachgang finden Sie daher ebenfalls Informationen über laufende bzw. abgeschlossene Forschungsprojekte sowie Möglichkeiten der Forschungskooperation.
Wetterstation
Die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg betreibt am Standort Sankt-Augustin eine WMO-konforme Wetterstation. Diese wird in Kooperation mit der Firma Meteomedia betrieben, die im Gegenzug standortoptimierte Wetterprognosen zur Verfügung stellt.
Die Sensoren der Station ermitteln 10minütige Mittelwerte für folgende Variablen:
- Windrichtung
- Windgeschwindigkeit
- Lufttemperatur
- Relative Luftfeuchtigkeit (berechnet)
- Taupunkt (berechnet)
- Erdoberflächentemperatur
- Niederschlagsmenge
- Niederschlagsstatus (ja/nein)
- Globalstrahlung
- Sonnenscheindauer
Schauen Sie sich gerne die aktuellen Stationsmesswerte von Meteomedia sowie die Ergebnisse der Meteomedia-Prognose (in 3h Auflösung) für die kommenden 4 Tage an.
Sun Tracker - Strahlenmessung
Mithilfe eines Sun-Trackers werden Global-, Diffus- sowie Direktnormalstrahlung gemessen.
Technische Details:
SOLYS 2 (Firma Kipp & Zonen)
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Zwei Pyranometer, eines mit und eines ohne Beschattung, ein drittes siliziumbasiertes Pyranometer sowie ein Pyrheliometer (Kipp & Zonen)
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Ventialtionseinheiten zur Vermeidung von Taubildung
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Digitaler Combilog (Firma Theodor Friedrichs & Co.) mit einer zeitlichen Auflösung des Scans von 0.5s bis zu 1h (Zeiterfassung 1s to 12h)
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Eine Ethernet Verbindung ermöglicht die Kontrolle und den Daten Download vom Labor PC
All Sky Camera / Cloud Camera - Bewölkung
Mithilfe einer Fischaugenkamera wird die Bewölkung über der Messstation als digitales Foto erfasst und der Bedeckungsgrad analysiert. Die Kamera beobachtet den Himmel und macht jede Minute mit einem Fish Eye Objektiv Bilder im 360 Grad Radius. Die Kamera macht gleichzeitig 2 Bilder, einmal normal belichtet und einmal unterbelichtet, die von der Software Find Cloud analysiert werden können. Zusätzlich werden mit einer zweiten Kamera Videoaufnahmen zur Auswertung der Bewölkungssituation aufgezeichnet. Datenaustausch zwischen Messstation und Labor ist via Ethernet realisiert. Die Bilder werden fortlaufend an den Kontroll-PC gesendet.
Zusätzlich werden mit zwei unterschiedlichen Wolkenkamera-Systemen Bewölkungssituationen aufgenommen und u.a. mithilfe von Maschinellem Lernen analysiert.
Technische Details:
- Cloud Cam ( Firma EKO)
- GV-EFER3700 (Firma GeoVision)
Photovoltaik Teststand
Photovoltaik Anlage I (polykristallines Silizium)
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Modultyp: SolarWorld SW 235-poly
- Ertragsmessung mit < 1 sekündiger zeitlicher Auflösung
- Regelmäßige Erfassung der U-I-Kennlinie
- Messung der Modulrückseitentempertatur sowie der Einstrahlung mit verschiedenen Pyranometern
Photovoltaik Anlage II (amorphes Silizium)
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Modultyp: Dünnschicht Solarmodul 45 Wp21V, Contrad Electronic SE
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Ertragsmessung ausgesetzt
Spektrometer
Das Spektometer ergänzt die Strahlungsmessungen
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Das Spektrometer misst das Spektrum der Globalstrahlung
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In einem Wellenlängenbereich von 350 – 1700 nm
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Messintervall: (<=1 Messung/Minute)
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Auflösung: (FWHM: VIS ~1nm; NIR ~5nm; Schrittweite ~2nm)
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Eingangsoptik ist eine Ulbrichtkugel
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Hersteller ist die Firma CMS Schreder aus Östereich
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Datenverbindung zum Labor-PC über eine Ethernet Verbindung (Kontrolle und Datenmanagment)
Forschen und Kooperieren
In vielen Unternehmensstrategien ist die Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen längst als wichtiges Element der Open Innovation etabliert. Bei konkreten Forschungsideen oder bei der Unterstützung unternehmerischer Herausforderungen, steht die Hochschule als wissenschaftliche Partnerin mit ihrer Expertise zur Seite.
Bei Interesse an einer Zusammenarbeit, nehmen Sie gerne Kontakt auf.
Weiterführende Informationen
Kontakt
Stefanie Meilinger
Professorin für Nachhaltige Technologien, insb. Energieeffizienz und Erneuerbare Energien, Direktorin des Internationalen Zentrums für Nachhaltige Entwicklung (IZNE), Fachbereich EMT
Forschungsfelder
Standort
Sankt Augustin
Raum
G 037
Adresse
Grantham-Allee 20
53757 Sankt Augustin
Telefon
+49 2241 865 718