Kugelkoordinaten einer um eine Achse gedrehten Fläche (Solarpanel)

10/03/2011 - 03:17 von Simon | Report spam
Liebe Leute,

ein Problem aus der Praxis, dass mir als angehender Ingenieur zu
schaffen macht, für euch aber wohl schnell gelöst is: (Ich mache
gerade ein Praktikum bei einem solartechnischen
Entwicklungshilfeverein in Argentinien).

Für eine Ertragsprognose eines erdachsenparallel nachgeführten
Solarpanels benötige ich als Eingangsparameter den Azimut und den
Höhenwinkel des Panels.

Das Panel ist drehbar um eine Achse gelagert, die genau nach Norden
zeigt (Südhalbkugel..). Die Achse ist um 23° zur Horizontalen geneigt
(..23. Breitengrad). Den Nachführungswinkel, also in welchem Winkel
das Panel um die Achse jeweils gedreht ist, habe ich bereits bestimmt.

-> Aber wie berechnet man daraus den Höhen- und Azimutwinkel des
Panels gegenüber der Horizontalen?

Zur Veranschaulichung die 3 Fàlle, die mir klar sind:
Neigungswinkel: 0° (horizontal) -> Höhe 23°, Azimut 180° (Norden)
Neigungswinkel -90° -> Höhe 0°, Azimut -90° (Osten)
Neigungswinkel +90° -> Höhe 0°, Azimut +90° (Westen)

Ich vermute, dass Normalenvektoren einer der Schlüssel zum Erfolg
sind, finde aber keinen Ansatz. Wàre super, wenn mir einer von euch
auf die Sprünge helfen könnte. (Gerne auch mit Webliteratur - hier in
Argentinien ist anderes schwierig :/)

Besten Dank und viele Grüße,
Simon
 

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#1 Klaus Nagel
10/03/2011 - 07:36 | Warnen spam
Am 10.03.11 03:17, schrieb Simon:
Liebe Leute,

ein Problem aus der Praxis, dass mir als angehender Ingenieur zu
schaffen macht, für euch aber wohl schnell gelöst is: (Ich mache
gerade ein Praktikum bei einem solartechnischen
Entwicklungshilfeverein in Argentinien).

Für eine Ertragsprognose eines erdachsenparallel nachgeführten
Solarpanels benötige ich als Eingangsparameter den Azimut und den
Höhenwinkel des Panels.

Das Panel ist drehbar um eine Achse gelagert, die genau nach Norden
zeigt (Südhalbkugel..). Die Achse ist um 23° zur Horizontalen geneigt
(..23. Breitengrad). Den Nachführungswinkel, also in welchem Winkel
das Panel um die Achse jeweils gedreht ist, habe ich bereits bestimmt.

-> Aber wie berechnet man daraus den Höhen- und Azimutwinkel des
Panels gegenüber der Horizontalen?

Zur Veranschaulichung die 3 Fàlle, die mir klar sind:
Neigungswinkel: 0° (horizontal) -> Höhe 23°, Azimut 180° (Norden)
Neigungswinkel -90° -> Höhe 0°, Azimut -90° (Osten)
Neigungswinkel +90° -> Höhe 0°, Azimut +90° (Westen)

Ich vermute, dass Normalenvektoren einer der Schlüssel zum Erfolg
sind, finde aber keinen Ansatz. Wàre super, wenn mir einer von euch
auf die Sprünge helfen könnte. (Gerne auch mit Webliteratur - hier in
Argentinien ist anderes schwierig :/)

Besten Dank und viele Grüße,
Simon



Hallo Simon,

Deine Beschreibung ist etwas verwirrend, ich verstehe den Aufbau so:
Die Drehachse ist parallel zur Erdachse und sie liegt in der Ebene des
Panels. Zur Nachführung wird das Panel mit konstanter Geschwindigkeit
gedreht bei einer Umdrehung pro Sonnentag. Die Ausbeute hàngt ab vom
Winkel des Lichteinfalls gegen die Flàchennormale (Senkechte zum Panel).
Dieser Winkel ist Null zur Zeit der Tag- und Nachtgleiche und er
erreicht 23.5° und -23.5° bei den Sonnenwenden. 23.5° ist die Schiefe
der Ekiptik (nicht Deine geografische Breite). Azimut und Höhe spielen
keine Rolle.
Beim Azimut ist zu beachten, dass es verschiedene Zàhlweisen gibt. Die
traditionelle astronomische beginnt im Süden mit 0°, 90° ist Westen. In
der Navigation ist 0° Norden, 90° Osten..
Für sphàrische Berechnungen ist es oft einfacher, sphàrische Koordinaten
in kartesische umzurechnen.

Gruß,
Klaus Nagel

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