Der Klimawandel stellt eine Gefahr f\u00fcr 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\u00fcr erforderlichen Transformation des Energiesystems hin zu regenerativen Energietr\u00e4gern leisten. Dies gilt insbesondere in urbanen Gebieten mit hoher Geb\u00e4udedichte und hoher Fl\u00e4chenkonkurrenz, da PV an den Geb\u00e4uden und damit ohne zus\u00e4tzlichen Fl\u00e4chenbedarf installiert werden kann. Daneben bietet PV den Vorteil vergleichsweise geringer Ausbaukosten. Damit der erforderliche PV-Ausbau tats\u00e4chlich stattfindet, ben\u00f6tigt es entsprechende Entscheidungen in Politik und Verwaltung, die wiederum eine fundierte Datengrundlage und geeignete Planungswerkzeuge voraussetzen.<\/p>\n
Viele Kommunen verf\u00fcgen bereits \u00fcber Solarkataster f\u00fcr Dachfl\u00e4chen. Geb\u00e4udefassaden werden nicht ber\u00fccksichtigt, da die zur Erstellung verwendeten einfachen physikalischen Modelle nicht f\u00fcr die Berechnung der Einstrahlung auf Geb\u00e4udefassaden geeignet sind.\u00a0 Die zur Verf\u00fcgung stehenden Dachfl\u00e4chen werden jedoch nicht ausreichen, um den Energiebedarf in urbanen R\u00e4umen mit PV zu decken. Zudem enthalten diese Solarkataster in der Regel nur Einstrahlungssummen pro Jahr ohne Zeitverlauf, welcher f\u00fcr eine energetische Bilanzierung essentiell sind. Im Rahmen des geplanten Promotionsvorhabens sollen daher Methoden zur Berechnung von genauen, zeitlich aufgel\u00f6sten Solarstrahlungskarten auf Stadtebene entwickelt werden, um den PV-Ausbau zu f\u00f6rdern, indem ein entsprechendes Planungswerkzeug bereitgestellt wird. Die Erstellung dieser Solarstrahlungskarten erfordert aufw\u00e4ndige nummerische Strahlverfolgungssimulationen, welche die Genauigkeit der Ergebnisse und die Gr\u00f6\u00dfe 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\u00fcr einen breiten Einsatz in der Praxis geeignet sind.<\/p>\n
Das Institut f\u00fcr Solarenergieforschung Hameln (ISFH) entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Institut f\u00fcr Festk\u00f6rperphysik (FKP) der Leibniz Universit\u00e4t Hannover seit zwei Jahren das Strahlverfolgungsprogramm CityPV, dass f\u00fcr die Berechnung solarer Einstrahlung f\u00fcr eine gro\u00dfe Zahl von Geb\u00e4uden ausgelegt ist.\u00a0 Bislang kann CityPV jedoch keine B\u00e4ume ber\u00fccksichtigen, deren Schattenwurf insbesondere f\u00fcr Geb\u00e4udefassaden einen signifikanten Einfluss auf die solare Einstrahlung haben kann. Daneben werden Lichtreflexionen an Geb\u00e4uden oder am Boden bislang nur mit einfachen physikalischen Modellen ber\u00fccksichtigt. Im Rahmen dieses Promotionsvorhabens soll daher CityPV um Modelle zur Ber\u00fccksichtigung von B\u00e4umen und winkelabh\u00e4ngigen Reflexionsverteilungen verschiedener Materialien erweitert werden, um die Ergebnisgenauigkeit zu verbessern.\u00a0 Au\u00dferdem sollen auf Basis einer Sensitivit\u00e4tsanalyse der Strahlverfolgungssimulationen N\u00e4herungsverfahren erarbeitet werden, die eine Reduktion der Rechenzeit ohne Ergebnisgenauigkeitsverluste erm\u00f6glichen. Damit soll die Berechnung zeitaufgel\u00f6ster Solarstrahlungskarten auf Stadtebene erm\u00f6glicht werden.<\/p>\n
Da bei Investitionsentscheidungen h\u00e4ufig der potenzielle finanzielle Ertrag einer PV-Anlage im Vordergrund steht, soll im Rahmen dieses Promotionsvorhabens au\u00dferdem ein Verfahren entwickelt werden, mit dem automatisiert unter Ber\u00fccksichtigung aller relevanten lokalen Gegebenheiten eine optimale Auslegung einer PV-Anlage auf der Geb\u00e4udeh\u00fclle bestimmt und der potenzielle Energieertrag dieser Anlage berechnet wird. Damit l\u00e4sst sich eine energetische Bilanzierung vornehmen, welche auch wichtige Daten f\u00fcr die Planung eines zuk\u00fcnftigen Energiesystems liefert, bspw. im Hinblick auf Speicherbedarf. Diese Erweiterung, die auf den zeitaufgel\u00f6sten Solarstrahlungskarten basiert, soll auch farbige PV-Module beinhalten, welche insbesondere an Geb\u00e4udefassaden verwendet werden k\u00f6nnen, um die Akzeptanz einer PV-Anlage zu erh\u00f6hen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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Institut f\u00fcr Festk\u00f6rperphysik Abteilung Solarenergie
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