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Berechnung des Sonnenstandes und der Sonnenstrahlung

Zur Berechnung des Sonnenstandes und der Sonnenstrahlung wählen Sie die Funktion Grundlegende Daten zum Sonnenstand. Das Ausgabefenster auf der rechten Hälfte sieht dann ungefähr so aus:

Grundlagen

In der ersten Zeile ist der aktuelle Sonnenstand sowohl grafisch als auch textuell angegeben:

• Die Sonnenrichtung gibt die Himmelsrichtung an, in der die Sonne steht. Die Richtungen Nord, Ost, Süd und West entsprechen hierbei den Werten 0°, 90°, 180° und 270°.
• Die Sonnenhöhe gibt an, wie hoch die Sonne über dem Horizont steht. Bei 0° geht sie gerade auf oder unter, bei 90° steht sie im Zenit. Hierbei wird der Effekt der Lichtbrechung in der Atmosphäre berücksichtigt (die Lichtstrahlen werden aufgrund der Dichteunterschiede in der Atmosphäre "gebogen").

Ferner ist auf der rechten Seite die aktuelle Globalstrahlung (Sonnenstrahlung inklusive der diffusen Himmelsstrahlung auf eine horizontale Fläche) und die während eines Jahres eingestrahlte Globalstrahlungsenergie angegeben.

Dämmerungsphasen und Sonnenauf- und -untergang

In der darauf folgenden Tabelle sind die Zeiten für Sonnenaufgang und -untergang, und für den Beginn bzw. dem Ende verschiedener Dämmerungsphasen angegeben. Ferner ist die Länge des Tages (mit der entsprechenden Dämmerungsphase) und die Länge der Nacht (ohne der entsprechenden Dämmerungsphase) angegeben.

Die Dämmerungsphasen sind übrigens wie folgt definiert:

• Während der bürgerlichen Dämmerung kann man im Freien ohne künstliches Licht noch lesen (Sonne ist weniger als 6° unter dem Horizont).
• Während der nautischen Dämmerung ist die Horizontlinie noch erkennbar (Sonne ist weniger als 12° unter dem Horizont).
• Nach dem Ende der astronomischen Dämmerung sind alle mit bloßem Auge erkennbaren Sterne sichtbar (Sonne ist dann mehr als 18° unter dem Horizont).

Jahresübersicht

In der unteren Grafik ist unter Überblick Sonnenstand / Strahlung eine Übersicht über den Verlauf des Sonnenstandes während des gesamten Jahres abgebildet.

Ein Tag im Jahr entspricht hierbei einer senkrechten Linie, auf der die Sonnenhöhe beginnend mit 0:00 Uhr unten bis 24:00 Uhr oben während eines Tages aufgetragen ist.

Weiße Areale entsprechen einem Sonnenstand von mehr als 45° über dem Horizont. Die verschiedenen Dämmerungsphasen sind in den Farben orange (bürgerliche D.), blau (nautische D.) und grau (astronomische D.) angegeben.

Die oben gezeigte Grafik bezieht sich auf den Ort München. Die Variation der Tageslänge über das Jahr hinweg ist gut sichtbar. Die Sprünge in der Grafik resultieren aus der Umstellung auf Sommerzeit im Frühjahr bzw. aus der Umstellung auf Winterzeit im Herbst.

Der grüne Cursor steht an der Stelle des aktuellen Datums und der aktuellen Zeit. Er kann mit der Maus an eine andere Stelle gezogen werden, wobei sämtliche Berechnungen laufend aktualisiert werden.

Globalstrahlung

Durch Klick auf den Radiobutton Globalstrahlung kann eine Übersicht über den Verlauf der Globalstrahlung angezeigt werden:

Die Legende kann angepasst werden. Durch Klick auf die Legende öffnet sich folgender Editor:

Durch Klick auf die jeweilige Farbe kann diese angepasst werden. In den Textfeldern können die jeweiligen Werte angepasst werden. Der Button Standardwerte stellt die ursprünglichen Einstellungen wieder her.

Strahlung an Messpunkten

Wenn in der 3d-Szene Messpunkte angelegt sind, kann in der Jahresübersicht auch der Verlauf der Sonneneinstrahlung am jeweiligen Messpunkt angezeigt werden. Hierbei können Bereiche, in denen der Messpunkt im Schatten liegt, mit einer gesonderten Farbe gekennzeichnet werden. Ferner wird in der darunter stehenden Tabelle die Energieausbeute (getrennt nach Jahreszeiten und für das gesamte Jahr) einer an diesem Messpunkt befindlichen Photovoltaikanlage unter Berücksichtigung des Schattenwurfes berechnet.

Diese Themen werden in einem der folgenden Kapitel (Tour: 3d-Szene anlegen) beschrieben.

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