Zon volgen en beschaduwing bij HCPV-GO



Vergelijkbare documenten
Instraling door de zon in Nederland

Mac-Solar Stralingsmeter (SLM18c-2) met geïntegreerde sensor, energierendement van zonne-installaties

Solar Frontier productinformatie

Nu ook zonnepanelen mogelijk op west, oost en noord georiënteerde daken!!!!

HOOFDSTUK 2: ZONLICHT, KENMERKEN EN BESCHIKBAARHEID

Zonne-energie. 1 Benutbare energie

Fysische modellen De Aarde zonder en met atmosfeer

Hoog Geconcentreerde Zon op Fotovoltaïsche Cellen in de Gebouwde Omgeving (HCPV-GO)

MONO-, POLY-, OF DUNNE FILM PANELEN?

ZONNELOPER N N NL. 90 NOORDPOOL maart. juni juli. aug. sept. okt. mei. april. feb

DUW Parkstad. De uitstoot van broeikasgassen zorgt voor klimaatverandering!

* Je kunt natuurlijk ook foto s van de lucht maken met de gedraaide zonnebril voor de lens.

Jij en energie: zonne-energie

Performance Ratio. De Performance Ratio is één van de belangrijkste criteria voor de beoordeling van het rendement van een PVinstallatie.

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts

KLIMAATVERANDERING. 20e eeuw

Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE

Duurzaam Soesterkwartier

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts

Grip op de Maas kentallen voor energie opwek. in combinatie met ruimtebeslag

TENTAMEN. x 2 x 3. x x2. cos( x y) cos ( x) cos( y) + sin( x) sin( y) d dx arcsin( x)

Informatie over Lenzen

De parabool en de cirkel raken elkaar in de oorsprong; bepaal ook de coördinaten van de overige snijpunten A 1 en A 2.

De toekomst is zeker. met Nefit Zonnestroom. Begrippenlijst

OV Control. Opdracht voor het afstuderen bij HiTECHnologies. HiTECHnologies Industrial Automation B.V.

Oefeningenexamen Inleiding tot de Sterrenkunde

WATERSTOF DC IN SMART MULTI COMMODITY GRID S

Meer comfort en minder energiegebruik met intelligente zonlichtregulering. Wouter Beck Hunter Douglas Europe

Investeer NU in uw eigen zonnepanelen!

Vectoren, matrices en beeld. Figuur: Lena. Albert-Jan Yzelman

Zonne-energie in Nederland. Presentatie Landbouwers Gemeente Zijpe

Inleiding. Eisen. Bomenbuurt, Den Haag. Projectnummer aa Dienst Stedelijke Ontwikkeling. - ir. R.N. Beekman

Zonnestraling. Samenvatting. Elektromagnetisme

PV toegepast in de gebouwschil

Faculteit Biomedische Technologie Tentamen OPTICA (8N040) 16 augustus 2012, 9:00-12:00 uur

memo Gemeente Wijdemeren Datum: 03 juli 2015

Wilko Kistemaker & Martin van de Goor i.s.m. A.J. Loots BV Nick Verstappen Informatiesessie Zonnepanelen & Zonneboilers 19 augustus 2013

Eindexamen havo wiskunde B pilot II

Basiscursus Sterrenkunde. Sterrenwacht Tweelingen, Spijkenisse 22 Mei 2019

2. Factoren onderzoeken die invloed hebben op het vermogen van de zonnecellen

Zonneweide resultaten t/m 2013

Harderwijk in de zon

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2006-I

MECHANICAII FLUIDO 55

Eindexamen vwo natuurkunde 2013-I

Optimale regeling van GEOTABS

Drenthe Drenthe is de provincie waar de minste mensen op een vierkante kilometer wonen. In heel Drenthe wonen ongeveer mensen.

Bezonningsstudie. Scholeneiland (34 appartementen Blok A) te Nieuwkoop. VOF Achterweg Postbus CC AMERSFOORT

Middelbare tijd zonnewijzer met een kegelvormige schaduwwerper De wiskundige achtergrond Amsterdam, 26 juli 2006 Hendrik Hollander

TOELATINGSEXAMEN ANALYSE BURGERLIJK INGENIEUR EN BURGERLIJK INGENIEUR ARCHTECT - 3 JULI 2003 BLZ 1/8

3HAVO Totaaloverzicht Licht

Zonnestraling en zonstralingsgegevens

De Groene Belangenbehartiger

Het gewicht van een paard

SolarFreezer. Comfort zonder aardgas

Onderzoek naar Opbrengst panelen met Nano coating en reiniging

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

wiskunde B pilot vwo 2017-II

Nulenergie in Brussel: perspectieven?

Drenthe Drenthe is de provincie waar de minste mensen op een vierkante kilometer wonen. In heel Drenthe wonen ongeveer mensen.

Making Solar Systems Smarter

ABSOLUTE! AOS! DIGIMATIC SCHUIFMAAT

TW2040: Complexe Functietheorie

Overal Energie Neutraal

Examen HAVO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

NOTITIE SLAGSCHADUW BEREKENMETHODEN

Inhoud 1. Minimale systeem vereisten.. pagina Installatie Sissel Silencium Data Analyse Software. pagina 01

6,9. Samenvatting door een scholier 1093 woorden 21 september keer beoordeeld. Aardrijkskunde HFD 1 1. Schaalniveaus

Tentamen 2IV10 Computergrafiek

wiskunde C pilot vwo 2017-I

Oefenopgaven havo 5 et-4: Warmte en Magnetisme Doorgestreepte vraagnummers (Bijvoorbeeld opgave 2 vraag 7) zijn niet van toepassing.

EEN UNIFORME METHODE OM VLAKKE ZONNEWIJZERS TE BEREKENEN

PowerGlaz BIPV. Belangrijke kenmerken: Oplossing op maat voor geïntegreerde zonnesystemen. Multifunctioneel: energieopwekkende en zonwerende panelen

Making Solar Systems Smarter

Tentoonstelling duurzaam bouwen en wonen

3 Licht en lenzen. 1 Lichtbreking. Nova. Leerstof. Toepassing

Slot evenement verslag ICASUS pilot Amersfoort

Maansverduistering 28 september 2015

Transparante zonnepanelen op kassen. Presentatie

Centrale Commissie Voortentamen Wiskunde Uitwerkingen Voortentamen Wiskunde B 28 januari 2013

RAFFINESSE TECHNOLOGIE ONTMOET KWALITEIT. De ideale glasgevel

Examen HAVO. wiskunde B1,2

De maan van dichtbij

Inhoud van de presentatie

Valorisatie van platte daken in een stedelijke context

ALL SKY FOTO'S PROCEDURE

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 21 juni uur

Algemene sinusfunctie - Afstandsleren 61

Het ontwerpen van PV-installaties (zonnestroomsystemen) Jacco Putman

Meteorologische gegevens,

ing. Jolanda Tetteroo 16 april 2012

WEG MET DE METALEN LOOK

Notitie Betreft Power2Nijmegen Inleiding figuur 1: overzicht ecodorp Vraagstelling

Eric Jansseune EH 2. O Erkend lid van VIBE vzw ONNECELLEN: p. 1. zonnecellen: stroom uit de zon - VIBE vzw - oktober 2002

x cos α y sin α . (1) x sin α + y cos α We kunnen dit iets anders opschrijven, namelijk als x x y sin α

Tentamen Optica. 19 februari 2008, 14:00 uur tot 17:00 uur

De intelligente zonne-energie straatlantaarn

Informatieavond Zonnepanelen. Wilko Kistemaker in samenwerking met: Johan Overvest / NewSolar

VRP Antwerpen 8 mei Drs. Catrinus B. Tuinstra 5P BGM bv Dordrecht- Aardenburg

voorkennis wiskunde voor Farmaceutische wetenschappen en Biomedische wetenschappen

Transcriptie:

Zon volgen en beschaduwing bij HCPV-GO Marc van der Sluys Paul van Kan, Herold Cremer, Jurgen Reintjes, Zhihao Wu Lectoraat Duurzame Energie Hogeschool van Arnhem en Nijmegen Onderzoeksmiddag HAN, november 2015 1/27

Outline 1 Inleiding: HCPV-GO 2 SolTrack: een zonnevolgroutine Nauwkeurigheid en verlies van vermogen Refractie in de aardatmosfeer De SolTrack-routine Nauwkeurigheid SolTrack Van SolTrack naar SolTraQ 3 Onderlinge beschaduwing door de HCPV-GO-units Ontwerp HCPV-GO-units Model en opstelling van HCPV-GO-units Inkomende zonnestraling en beschaduwing Voorbeelden zomer, winter en jaarlijks Conclusies en toekomst 2/27

Outline 1 Inleiding: HCPV-GO 2 SolTrack: een zonnevolgroutine Nauwkeurigheid en verlies van vermogen Refractie in de aardatmosfeer De SolTrack-routine Nauwkeurigheid SolTrack Van SolTrack naar SolTraQ 3 Onderlinge beschaduwing door de HCPV-GO-units Ontwerp HCPV-GO-units Model en opstelling van HCPV-GO-units Inkomende zonnestraling en beschaduwing Voorbeelden zomer, winter en jaarlijks Conclusies en toekomst 3/27

HCPV-GO HooggeConcentreerde PV zonne-energie voor de Gebouwde Omgeving Gebruik een lens om direct zonlicht op een moderne zonnecel te projecteren Diffuus licht blijft over voor verlichting Toepassingen: kassen, lichtstraten, winkelcentra, etc. Maar: moet volgen! 4/27

Outline 1 Inleiding: HCPV-GO 2 SolTrack: een zonnevolgroutine Nauwkeurigheid en verlies van vermogen Refractie in de aardatmosfeer De SolTrack-routine Nauwkeurigheid SolTrack Van SolTrack naar SolTraQ 3 Onderlinge beschaduwing door de HCPV-GO-units Ontwerp HCPV-GO-units Model en opstelling van HCPV-GO-units Inkomende zonnestraling en beschaduwing Voorbeelden zomer, winter en jaarlijks Conclusies en toekomst 5/27

Een zonnevolgroutine Eisen: Nauwkeurig ( 0,01 ) Snel (voor microcontroller) Voor elke locatie op Aarde Voor elk moment (dagelijkse, jaarlijkse beweging) Positie in azimutale en parallactische coördinaten 6/27

Nauwkeurigheid Onnauwkeurig richten leidt tot verlies in vermogen: S(x) = 1 2 + 1 [ ( ) ( ) x r x r x ( sin 1 + 2 x ) ] π r r r r x = 0,01 S(x) = 0,4% x = 0,10 S(x) = 13% r-x r x S(x) Fractional power loss 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Van der Sluys et al., 2015 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Misalignment ( ) 7/27

Refractie Refractie in de aardatmosfeer: 0,5 bij zonsopkomst en zonsondergang 0 in het zenit Gemiddeld in Nederland: 0,07 8/27

Schrijven en testen Schrijven van de SolTrack-routine: Gebaseerd op libthesky Correctie voor refractie in de atmosfeer Conversie naar horizontale, parallactische en cardanische coördinaten Opkomst en ondergang van de Zon http://soltrack.sf.net Testen van de routine: 100.000 willekeurige data en tijdstippen: 2014 2113 Zon boven de horizon azimutale en parallactische coordinaten Vergelijk met nauwkeurige routines voor: positie: VSOP 87 ( 10 6 ) refractie (numerieke integratie) 9/27

Nauwkeurigheid SolTrack Resultaat: Nauwkeurigheid: 0,0036 ± 0,0038 Verlies vermogen: 0,095% Van der Sluys et al., in preparation 10/27

Nauwkeurigheid SolTrack Resultaat: Nauwkeurigheid: 0,0036 ± 0,0038 Verlies vermogen: 0,095% Van der Sluys et al., in preparation 11/27

SolTrack vs. SunPos en SPA Resultaat: SunPos SPA SolTrack Accuracy abs. 0.073±0.091 0.0023±0.0037 0.0036±0.0038 rel. 19.7 0.62 1.00 Power loss 8.2% 0.048% 0.095% CPU time rel. 1.11 7.13 1.00 Van der Sluys et al., 2015 12/27

Van SolTrack naar SolTraQ Semi-handmatige aansturing Aansturing vanaf PC GUI m.b.v. Qt Demo-mode voor slecht weer 13/27

Outline 1 Inleiding: HCPV-GO 2 SolTrack: een zonnevolgroutine Nauwkeurigheid en verlies van vermogen Refractie in de aardatmosfeer De SolTrack-routine Nauwkeurigheid SolTrack Van SolTrack naar SolTraQ 3 Onderlinge beschaduwing door de HCPV-GO-units Ontwerp HCPV-GO-units Model en opstelling van HCPV-GO-units Inkomende zonnestraling en beschaduwing Voorbeelden zomer, winter en jaarlijks Conclusies en toekomst 14/27

Ontwerp HCPV-GO-units 15/27

Model van een HCPV-GO-unit Aannames: Lens: 1 1 m Diepte: 1 m Rotatiepunt: optimaal voor kleinste draaicirkel: #1 r 1 = 0.75 m; buffer: 0,1 m tussen units: d = 2r i + b = 1,6 m Verwaarloos afmetingen zonnecel Units in plat vlak 16/27

Opstelling van HCPV-GO-units 2D patroon voor draaicirkels Rechthoekig Honingraat Rijen factor 3/2 dichter op elkaar 15% meer energie-opwekking per m 2 (maar: schaduw!) 13% minder doorvallend direct zonlicht per m 2 17/27

Inkomende zonnestraling Zonnestraling aan het aardoppervlak: Zonneconstante ( 1361,5 W/m 2 ) Afstand Aarde Zon (± 4%) Extinctie in de atmosfeer vs. hoogte 18/27

Beschaduwing Onderlinge beschaduwing door HCPV-GO units: Bekijk lenzen vanuit de positie van de Zon Wanneer lenzen overlappen is er sprake van beschaduwing = R = R y ( h) R z ( A) cos h cos A cos h sin A sin h sin h cos A sin h sin A cos h sin A cos A 0 19/27

Voorbeeld zomer Veldje HCPV-GO units op 21 juni, 17:24 uur: Geen beschaduwing; 977 W/m 2 voor PV Dagelijks 86% voor PV (10,0 kwh/m 2 bij 100% Zon) Dagelijks 36% (max. 48%) direct licht op de grond Van der Sluys et al., 2015 20/27

Voorbeeld winter Veldje HCPV-GO units op 21 december, 12:00 uur: Veel beschaduwing; 267 W/m 2 voor PV Dagelijks 45% voor PV (1,1 kwh/m 2 bij 100% Zon) Dagelijks 3% direct licht op de grond 21/27

Jaarlijkse gegevens Arnhem Bij volledige Zon: 2700 kwh/m 2 zonlicht beschikbaar 2163 kwh/m 2 (80%) voor PV 439 kwh/m 2 (25%) wordt doorgelaten 22/27

Weerdata van WUR, Haarweg 2002 2011, iedere 10 minuten Percentage zonneschijn afgeleid uit stralingsmetingen Gebruik gemiddelde over 10 jaar, voor ieder 10-min slot 23/27

Jaarlijkse gegevens Arnhem Realistisch weer: 939 kwh/m 2 zonlicht (35%) 767 kwh/m 2 (28%) voor PV 161 kwh/m 2 (9%) wordt doorgelaten Van der Sluys et al., 2015 24/27

Jaarlijkse gegevens Arnhem Afstand tussen units: 1.23m (kunnen elkaar raken) 1746/624 kwh/m 2 (65/23%) voor PV 82/30 kwh/m 2 (4.6/1.7%) wordt doorgelaten Van der Sluys et al., 2015 25/27

Vergelijken grids: Afst. PV/m 2 PV Grond Raken? Kost/m 2 1.60m 767 kwh 80% 25% Nee 100% 1.23m 624 kwh 65% 4.6% Kan 171% 1.00m 501 kwh 52% 0.9% Steeds 222% 26/27

Conclusies en toekomst Conclusies: Nauwkeurige volginrichting HCPV-GO SolTrack: http://soltrack.sf.net Eerste prototype is gebouwd, draait en wordt getest Modellen HCPV-GO s Zomers veel PV en veel direct zonlicht op de grond s Winters weinig PV en direct zonlicht op de grond Volgende stappen: Open loop closed loop Corrigeren voor imperfecte installatie Energieconversie meewegen voor absolute opbrengst Hoe efficiënt is HCPV-GO? HCPV-GO in andere klimaten? 27/27