Diese Anwendungen dient Ihnen dazu die solare Leistung und über einen bestimmten Tag des Jahres oder über das Jahr zu berechnen. Weiterhin wird die Leistung und Nutzenergie eines Energiewandlers ausgerechnet, für welchen Sie die entsprechenden wellenlängenabhängigen Wirkungsgrade und Systemwirkungsgrad eingeben können. Eine Temperaturabhängigkeit wird noch nicht berücksichtigt.
Der Algorithmus zur Berechnung der Sonnenposition wurde aus der gut verständlichen Beschreibung im Lexikon der Astronomie entnommen. Über den eingegebenen Standort bestehend aus dezimalem Längen- und Breitengrad ergibt sich daraus die theoretische Sonnenscheindauer.
Die tatsächliche, den Wettereinflüssen ausgesetzte mittlere Sonnenscheindauer wurde für Aachen aus den gemittelten Messwerten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) entnommen. In der Anwendung können selbstverständlich auch die Messwerte für andere Standorte eingegeben werden aus der dann die Leistung der direkten Sonneneinstrahlung berechnet wird.
Die eingestrahlte Leistung und das Spektrum des Sonnenlichts hängt von der Dicke der Luftmasse ab, welche die Lichtstrahlen durchqueren. Die Formel für deren Berechnung wird in Wikipedia angegeben und ist abhängig vom Zenitwinkel bzw. Höhenwinkel und der Höhe über Meeresspiegel. Auf Meeresspiegel beträgt die Schichtdicke AM = 1,5 bei dem Zenitwinkel von 48,2° und es ergibt sich eine solare Bestrahlungsstärke von 1000 W/m².
Das Spektrum des Sonnenlichts bei AM = 0 und AM = 1,5 wurde von PVEducation.org entnommen. Damit konnte die wellenlängenabhängige Lichtabschwächung d.h. Extinktion berechnet werden.
Bei klarem Wetter hat die sogenannte Rayleigh-Streuung und die molekulare Absorption den größten Einfluss auf die Extinktion. An diesen Tagen überwiegt die direkte Strahlung. Die Tagessimulation geht von einem klaren Tag aus. Bei trübem Wetter haben Aerosole wie z.B. in Schleierwolken wetterbedingt einen starken Einfluss auf die am Boden ankommende solare Strahlung was zu einem hohen Anteil diffuser Strahlung führt. Für die Jahresberechnung läßt sich dies nur statistisch abschätzen. Über die Daten des DWD aus den Jahre 2016 - 2018 wurde ein mittlerer, prozentualer Anteil von ca. 30% der Energie der diffusen Sonnenstrahlung in Deutschland im Verhältnis zur Globalstrahlung ermittelt. Dieser Wert geht daher in die Berechnung ein, wobei natürlich hier im Vergleich zur direkten Strahlung die optimale Ausrichtung des Solarempfängers horizontal und nicht zur Sonne hin zugewandt ist.
Die Werte von monokristallinem Silizium (m-SI), amorphen Silizium (a-Si), Kadmiumtellurid (CdTe) und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) wurden aus dem Bild einer Antwort in Researchgate.net entnommen. Die Werte für polykristallinem Silizium (p-SI) stammen aus einer Puplikation von ResearchGate.net.
Die Berechnung der effektiven wirksamen Flächen aus der tatsächlichen Fläche für die direkte und die diffuse Solarstrahlung ergibt sich aus einfachen, geometrischen Überlegungen. Dabei wird Verschattungen durch die Horizontlinie berücksichtigt. In der Horizontlinie können aus Sicht der Empfangsfläche die meisten störenden Einflüsse abgebildet werden.
Für die berechneten Werte kann keine Gewährleistung übernommen werden.