Der Klimawandel stellt eine Gefahr f\u00c3\u00bcr das Leben auf der Erde dar. Um den Klimawandel zu begrenzen, ist eine Reduktion der globalen Treibhausgasemissionen erforderlich. Photovoltaik (PV) kann einen wesentlichen Beitrag zur daf\u00c3\u00bcr erforderlichen Transformation des Energiesystems hin zu regenerativen Energietr\u00c3\u00a4gern leisten. Dies gilt insbesondere in urbanen Gebieten mit hoher Geb\u00c3\u00a4udedichte und hoher Fl\u00c3\u00a4chenkonkurrenz, da PV an den Geb\u00c3\u00a4uden und damit ohne zus\u00c3\u00a4tzlichen Fl\u00c3\u00a4chenbedarf installiert werden kann. Daneben bietet PV den Vorteil vergleichsweise geringer Ausbaukosten. Damit der erforderliche PV-Ausbau tats\u00c3\u00a4chlich stattfindet, ben\u00c3\u00b6tigt es entsprechende Entscheidungen in Politik und Verwaltung, die wiederum eine fundierte Datengrundlage und geeignete Planungswerkzeuge voraussetzen.<\/p>\n
Viele Kommunen verf\u00c3\u00bcgen bereits \u00c3\u00bcber Solarkataster f\u00c3\u00bcr Dachfl\u00c3\u00a4chen. Geb\u00c3\u00a4udefassaden werden nicht ber\u00c3\u00bccksichtigt, da die zur Erstellung verwendeten einfachen physikalischen Modelle nicht f\u00c3\u00bcr die Berechnung der Einstrahlung auf Geb\u00c3\u00a4udefassaden geeignet sind.\u00c2\u00a0 Die zur Verf\u00c3\u00bcgung stehenden Dachfl\u00c3\u00a4chen werden jedoch nicht ausreichen, um den Energiebedarf in urbanen R\u00c3\u00a4umen mit PV zu decken. Zudem enthalten diese Solarkataster in der Regel nur Einstrahlungssummen pro Jahr ohne Zeitverlauf, welcher f\u00c3\u00bcr eine energetische Bilanzierung essentiell sind. Im Rahmen des geplanten Promotionsvorhabens sollen daher Methoden zur Berechnung von genauen, zeitlich aufgel\u00c3\u00b6sten Solarstrahlungskarten auf Stadtebene entwickelt werden, um den PV-Ausbau zu f\u00c3\u00b6rdern, indem ein entsprechendes Planungswerkzeug bereitgestellt wird. Die Erstellung dieser Solarstrahlungskarten erfordert aufw\u00c3\u00a4ndige nummerische Strahlverfolgungssimulationen, welche die Genauigkeit der Ergebnisse und die Gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e des betrachteten Gebiets in der Praxis durch den erforderlichen Rechenaufwand limitieren. Daher gibt es in der Literatur bislang nur vereinzelte Arbeiten in diesem Themenbereich, aber keine Verfahren, die f\u00c3\u00bcr einen breiten Einsatz in der Praxis geeignet sind.<\/p>\n
Das Institut f\u00c3\u00bcr Solarenergieforschung Hameln (ISFH) entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Institut f\u00c3\u00bcr Festk\u00c3\u00b6rperphysik (FKP) der Leibniz Universit\u00c3\u00a4t Hannover seit zwei Jahren das Strahlverfolgungsprogramm CityPV, dass f\u00c3\u00bcr die Berechnung solarer Einstrahlung f\u00c3\u00bcr eine gro\u00c3\u0178e Zahl von Geb\u00c3\u00a4uden ausgelegt ist.\u00c2\u00a0 Bislang kann CityPV jedoch keine B\u00c3\u00a4ume ber\u00c3\u00bccksichtigen, deren Schattenwurf insbesondere f\u00c3\u00bcr Geb\u00c3\u00a4udefassaden einen signifikanten Einfluss auf die solare Einstrahlung haben kann. Daneben werden Lichtreflexionen an Geb\u00c3\u00a4uden oder am Boden bislang nur mit einfachen physikalischen Modellen ber\u00c3\u00bccksichtigt. Im Rahmen dieses Promotionsvorhabens soll daher CityPV um Modelle zur Ber\u00c3\u00bccksichtigung von B\u00c3\u00a4umen und winkelabh\u00c3\u00a4ngigen Reflexionsverteilungen verschiedener Materialien erweitert werden, um die Ergebnisgenauigkeit zu verbessern.\u00c2\u00a0 Au\u00c3\u0178erdem sollen auf Basis einer Sensitivit\u00c3\u00a4tsanalyse der Strahlverfolgungssimulationen N\u00c3\u00a4herungsverfahren erarbeitet werden, die eine Reduktion der Rechenzeit ohne Ergebnisgenauigkeitsverluste erm\u00c3\u00b6glichen. Damit soll die Berechnung zeitaufgel\u00c3\u00b6ster Solarstrahlungskarten auf Stadtebene erm\u00c3\u00b6glicht werden.<\/p>\n
Da bei Investitionsentscheidungen h\u00c3\u00a4ufig der potenzielle finanzielle Ertrag einer PV-Anlage im Vordergrund steht, soll im Rahmen dieses Promotionsvorhabens au\u00c3\u0178erdem ein Verfahren entwickelt werden, mit dem automatisiert unter Ber\u00c3\u00bccksichtigung aller relevanten lokalen Gegebenheiten eine optimale Auslegung einer PV-Anlage auf der Geb\u00c3\u00a4udeh\u00c3\u00bclle bestimmt und der potenzielle Energieertrag dieser Anlage berechnet wird. Damit l\u00c3\u00a4sst sich eine energetische Bilanzierung vornehmen, welche auch wichtige Daten f\u00c3\u00bcr die Planung eines zuk\u00c3\u00bcnftigen Energiesystems liefert, bspw. im Hinblick auf Speicherbedarf. Diese Erweiterung, die auf den zeitaufgel\u00c3\u00b6sten Solarstrahlungskarten basiert, soll auch farbige PV-Module beinhalten, welche insbesondere an Geb\u00c3\u00a4udefassaden verwendet werden k\u00c3\u00b6nnen, um die Akzeptanz einer PV-Anlage zu erh\u00c3\u00b6hen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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Institut f\u00c3\u00bcr Festk\u00c3\u00b6rperphysik Abteilung Solarenergie
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