Sensoren / Geräte in der Praxis


Ein CNR4 am Kontinentalabhang im Norden Alaskas

Die geoökologische Forschung am Kontinentalabhang in Nord-Alaska wird durch Strahlungsmessungen mit Kipp & Zonen Instrumenten ergänzt. Hier wird an vier Standorten das Nettoradiometer CNR4 eingesetzt: am Lake Toolik, am Imnavait Creek, in den Städten Atqasuk und Barrow.

Messung mit einem CNR4 in New Delhi

Hier sieht man eine weitere Anwendung / Messung unseres Nettoradiometer CNR4  zur Einschätzung solarer Ressourcen. Das im Bild gezeigte CNR4 (links unter der Solarzelle) befindet sich in New Delhi (Indien).

Pyranometer CMP11 im Einsatz bei Fahrzeugtests

Auf diesem Bild sieht man ein Pyranometer CMP11 von Kipp & Zonen hinter einer Frontscheibe eines Autos. Hier wird die Bestrahlungsstärke auf die inneren Komponenten eines Fahrzeuges gemessen (Alterungstests). 

Investition für die Errichtung eines Solarparks

Investoren und Banken fordern oftmals eine sogenannte „Vorabmessung“ der Strahlungswerte, um entscheiden zu können, rechnet sich die Investition für die Errichtung eines Solarparks an dieser Stelle oder nicht. Aus diesem Grund müssen dann im Vorfeld die geeigneten Messungen mit einem oder mehreren Pyranometern durchgeführt werden.

Solarmessstation überwacht das Schadstoffaufkommen in Taiwan

Auf diesen Bildern sieht man unser Tracking-System SOLYS2 (Sonnennachführung).

Aufgebaut auf dem Kilimanjaro. Dieses Tracking-System wurde mit folgenden Sensoren ausgerüstet:

Pyrheliometer CHP1 (Direktstrahlung)
Pyranometer CMP21 (Globalstrahlung)
Pyrgeometer CGR4 (Infrarot-Strahlung)

Die sonnigste Provinz Kanadas, Saskatchewan

Auf diesen Bildern sieht man unseren Sonnenscheindauersensor CSD3 (Messung der Sonnenscheindauer). Installiert an der neuen Klimamessstation am Conservation Learning Center des Sasketchewan Forschungsrates (Kanada).

Ein CNR4 auf dem Kilimanjaro in Tanzania

Hier sieht man unser Netto-Radiometer CNR4 (Nettostrahlung) auf dem Kilimanjaro in Tanzania. Hier werden Klimamessungen durchgeführt.

Tragbares Messgerät vereinfacht Messung der Albedo

Auf diesem Bild sieht man die Geräte: Albedometer CMA6 und Strahlungsanzeigegerät METEON der Firma Kipp & Zonen. Hier wird eine Messung der Albedo von Dächern und gepflasterten Flächen gemessen. Die Albedo ist die Differenz zwischen direkter und reflektierter Sonnenstrahlung.

Höhere Genauigkeit bei der Strahlungsmessung

Auf diesem Bild sieht man ein vereistes Pyranometer der Firma Kipp & Zonen. Dieses Pyranometer ist im gleichen Einfallswinkel montiert, wie die Solar Panels im Hintergrund.

Ventilationseinheit CVF3 ohne Gehäuse

Durch den Einsatz der Ventilationseinheit CVF3 (hier ohne Gehäuse) wird die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messungen verbessert, indem die Anlagerung von Staub, Regen- oder Tauwasser am Glasdom, die die Messung beeinflussen würde, verhindert wird. Sie stabilisiert die Temperatur der Radiometer auf dem Niveau der Umgebungstemperatur und unterdrückt thermale Offsets, die durch die Abkühlung der Glasdome bei klarem Himmel oder deren Aufheizung durch Solarstrahlung entstehen können.

Vergleichsmessung Netto-Radiometer CNR1

Das Netto-Radiometer CNR1 wird für die präzise Messung der Energiebilanz und der Albedo verwendet. Es besteht aus 2x Pyranometer und 2x Pyrgeometer und wurde durch seinen Nachfolger, das Netto-Radiometer CNR4 ersetzt.

Vergleichsmessung Pyrheliometer CHP1

Hier sieht man unser Tracking-System SOLYS2 mit 4x Pyrheliometer CHP1 für eine Vergleichsmessung der einzelnen Pyrheliometer.

Tracking-System 2AP mit verschiedenen Sensoren

Das Tracking-System 2AP ist speziell für extreme Umweltbedingungen entwickelt worden (Eis, Schnee, bis -50 °C). Auf diesem Tracking-System sind verschiedene Pyranometer mit Ventilationseinheit CVF3 montiert.

Tracking-System SOLYS2 mit verschiedenen Sensoren

Auf diesem Tracking-System SOLYS2 (Sonnennachführung) sind folgende Sensoren montiert: 2x Pyranometer CMP11 (Globalstrahlung), 1x Pyrgeometer CGR3 (Fern-Infrarotstrahlung) und 1x Pyrheliometer CHP1 (Direktstrahlung). Gespeist wird das SOLYS2 System durch das nebenstehende Solarpanel. Dieses Panel versorgt gleichzeitig auch den Datenlogger.

Tracking-System SOLYS2 mit Pyrheliometer CHP1

Auf diesem Tracking-System SOLYS2 (Sonnennachführung) sind 4x Pyrheliometer CHP1 montiert. Hier wird eine Vergleichsmessung durchgeführt. Auf dem Bild sieht man sehr schön, das die Pyrheliometer CHP1 direkt in die Sonnen schauen müssen, um die Direktstrahlung messen zu können. 

Messung der Solarstrahlung in 3D

Messung der Solarstrahlung in 3D in Singapur anhand von 3x Netto-Radiometer CNR4. Das erste Netto-Radiometer CNR4 (horizontal) schaut nach Norden und Süden, die anderen 2 (seitlich vertikal) schauen nach Osten und Westen. Die Anwendungsbereiche solcher Netto-Radiometer CNR4 sind: Klimatologie, Meteorologie und Hydrologie.

Solarüberwachungsstation in Moldavien

Diese Solarüberwachungsstation in Moldavien besteht aus folgenden Sensoren: 1x UV-Sensor UV-S-A-T (UV-A Strahlung, links vorne), 1x Pyrgeometer CGR4 (Infrarot Strahlung, links hinten), 1x Silizium-Pyranometer SP-Lite2 (Globalstrahlung, Mitte links), 1x PAR Quantum Sensor PQS1 (photosynthetisch aktive Strahlung, Mitte rechts), 1x UV-Sensor UV-S-B-T (UV-B Strahlung, rechts vorne) und 1x Pyranometer CMP11 (Globalstrahlung, rechts hinten).

Schattenring CM121B und CM121C

Der Schattenring CM121 steht in El Gouna (Ägypten, ca. 30 km nördlich von Hurghada) und wird eingesetzt um die Diffusstrahlung zu messen. Dabei gibt es 2 Ausführungen - den Schattenring CM121B für unventilierte Sensoren und den Schattenring CM121C für ventilierte Sensoren.

Tracking-System 2AP in Sibirien

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Tracking-System SOLYS2 in Moldavien

Das Tracking-System SOLYS2 befindet sich in Kishinev (Moldavien). Ausgestattet ist dieses Tracking-System mit: 1x Pyrheliometer CHP1, 1x Pyranometer CMP11 und 1x UV-Sensor UV-S-A-T.

PAR Quantum Sensor PQS1

Der PAR Quantum Sensor PQS1 (Nachfolger des PAR-Lite) misst die photosynthetisch aktive Strahlung (PAR-Strahlung). Der PQS1 wird in der Agrarwirtschaft, Forstwirtschaft und in der Landwirtschaft eingesetzt.

Lawinenwarnsysteme mit Pyranometer und Pyrgeometer

Pyranometer werden für die Messungen der Solarstrahlung, Pyrgeometer werden für die Messungen der Fern-Infrarotstrahlung eingesetzt.

Verschiedene UV-Sensoren

Die UV-Sensoren werden für die Messung der Ultravioletten Strahlung eingesetzt. Für die UV-Strahlung gibt es 6 verschiedene Sensoren: CUV5 (gesamte UV-Strahlung), UV-S-A-T (UV-A-Strahlung), UV-S-B-T (UV-B-Strahlung), UV-S-E-T (erythem-aktive UV-Strahlung), UV-S-AB-T (UV-A- und UV-B-Strahlung), UV-S-AE-T (UV-A- und erythem-aktive UV-Strahlung).

Schattenring CM121 mit Pyranometer

Zur Abschattung der Direktstrahlung auf die eingesetzten Kipp & Zonen Pyranometer, Pyrgeometer und UV-Sensoren. Erst durch die Kombination von Strahlungssensor und Schattenring CM121 wird die Messung der Diffusstrahlung ermöglicht.

Ventilationseinheit CVF3

Durch die Ventilationseinheit CVF3 (links und rechts auf dem Bild) wird verhindert, dass Staub, Regen- oder Tauwasser am Glasdom die Messung beeinflusst. Die CVF3 hat eine integrierte zweistufige Heizung und kann mit den folgenden Sensoren eingesetzt werden:

Pyranometer: CMP6CMP11CMP21CMP22 und SMP11
Pyrgeometer: CGR4
Breitband UV-Sensor: CUV5

Messung der Direktstrahlung mit einem Pyrheliometer

Vergleichsmessung bei der WMO in Davos zwischen dem Pyrheliometer CHP1 und dem Absolut Cavity Pyrheliometer von der WMO. Das Pyrheliometer CHP1 muss für seine Messungen so montiert werden, dass es direkt in die Sonne schaut, wie man auf diesem Bild sehr gut erkennen kann.

Pyranometer mit Pyrheliometer

Pyranometer sind zur Messung der Intensität einer auf ebene Flächen treffenden Strahlung, entweder der Solarstrahlung oder der Strahlung eines Leuchtmittels. Ein Pyrheliometer ist ein Instrument speziell zur Messung der direkten Sonneneinstrahlung. Soitec Solar ist führender Hersteller von CPV Anlagen. (Mit freundlicher Genehmigung der Firma Soitec Solar GmbH, Freiburg)

Netto-Radiometer CNR1

Das CNR1 Netto-Radiometer bzw. dessen Nachfolger, das CNR4 Netto-Radiometer, wird für die Interaktion von Meeresoberfläche und Atmosphäre und hier speziell für die Messung und Parametrisierung des kurzwelligen Strahlenflusses zwischen Luft und See eingesetzt. Diese Strahlung wird weit weniger erforscht als die an Land. In den letzten Jahren wurden durch die Kombination genauer Feldmessungen mit numerischer Datenmodulation und sorgfältig ausgeklügelten Laborexperimenten neue Erkenntnisse über die Strahlungsflüsse an der Wasseroberfläche gewonnen.

Tracking-System SOLYS2 mit Pyrheliometer CHP1

Unser Tracking-System SOLYS2 wird hauptsächlich in Sonnenbeobachtungs-Netzwerken eingesetzt. Dieses Trackingssystem mit Pyrheliometer CHP1 steht in Südfrankfreich und wird für die Messung der Direktstrahlung eingesetzt. Die Messung der Direktstrahlung ist bei dieser Anwendung (CSP Concentrated Solar Power) von enormer Bedeutung. Die hier zum Einsatz kommende Spiegel-Technologie nach Fresnel konzentriert das Sonnenlicht, bringt den gebündelten Strahl auf ein mit Wasser oder Öl gefülltes Rohr und erhitzt somit das Wasser bzw. Öl.

Pyrheliometer CHP1

Das Pyrheliometer CHP1 wird für die Messung der Direktstrahlung eingesetzt. Dieses CHP1 MUSS auf einem Tracking-System montiert werden. Unterhalb des Pyrheliometers CHP1 kann man den Sonnensensor erkennen. Dieser Sonnensensor wird empfohlen, wenn die Anlage längere Zeit (mehrere Monate) unbeaufsichtigt betrieben werden muss und man somit sichergehen möchte, dass das Pyrheliometer immer direkt in die Sonne schaut. Mittels diesem Sonnensensor wird, sofern erforderlich, der Tracker korrigiert.

Belüftung und Heizung von Radiometern

Durch die Belüftung und Heizung mit der Ventilationseinheit CVF4 wird die Anlagerung von Staub, Regen- und Tauwasser verhindert, was man sehr gut auf diesem Bild erkennen kann. Links und rechts auf dem Bild befinden sich Pyranometer MIT der Ventilationseinheit CVF3 (abgelöst durch CVF4), in der Mitte befindet sich ein Pyranometer CMP11 OHNE Ventilationseinheit.

Aufstellung eines SOLYS2 in Braşov, Rumänien

Das Tracking-System wird für Messungen der Sonnennachführung eingesetzt. Dieses Tracking-System kann sowohl in der Wüste als auch in der Arktis eingesetzt werden.

Modellierung begrünter Dachflächen

Auf diesem Bild sieht man folgende Sensoren: Pyranometer CMP21 (rechts hinten) und Pyrgeometer CGR4 (rechts vorne). In diesem Fall werden die Sensoren zur Messung und Überwachung der Wärmeabgabe von begrünten Dachflächen eingesetzt. Ziel dieser Messung ist, dass die Bepflanzung von Dachflächen die Wärmeabgabe von Gebäuden reduzieren kann.

Tracking-System SOLYS2 mit verschiedenen Sensoren

Das Tracking-System SOLYS2 steht in Österreich (Kanzelhöhe Observatory) auf einer Meereshöhe von 1526 m. Auf diesem Tracking-System sind verschiedene Sensoren für Messung von Globalstrahlung (CMP22 ventiliert) , Direktstrahlung (CHP1), Diffusstrahlung (CMP22 ventiliert), Infrarotstrahlung (CGR4 ventiliert) und 2 UV-Sensoren (UV-S-AB-T) für die UV-Strahlung montiert. Mit diesen Instrumenten wurden auch die Genauigkeitsanforderungen des Baseline Surface Radiation Network (BSRN) erfüllt. 

Messung und Überwachung eines Solarparks

Pyranometer CMP11 bei einer Messung und Überwachung eines Solarparks. Ein Pyranometer ist horizontal, das andere Pyranometer in Modulebene montiert.
(Mit freundlicher Genehmigung der Firma skytron® energy GmbH, Berlin)

Datenlogger mit Tracking-System

Der Datenlogger COMBILOG ist einsetzbar mit allen Radiometern von Kipp & Zonen und Industriestandardinstrumenten für die Wind-, Temperatur-, Druck-, Niederschlagsmessung, etc. Auf diesem Bild hier ist der Datenlogger eingebaut in einem wetterfesten Gehäuse und mit den Sensoren auf dem Tracking-System SOLYS2 verbunden, um die Messwerte der einzelnen Sensoren zu speichern. Alle 3 Pyranometer sind mit einer Ventilationseinheit ausgestattet.

Tracking-System SOLYS2

Das Tracking-System wird hauptsächlich in Sonnenbeobachtungs-Netzwerken eingesetzt, die die Direkt-, Diffus- und Globalstrahlungsdaten messen und Daten für Wettervorhersagen und Klimamodelle liefern. Weitere Anwendungen sind im Bereich der Chemie der Atmosphäre, Untersuchung der Umweltverschmutzung und Materialtests. Abgebildet ist hier ein in Chile aufgebautes Tracking-System SOLYS2 mit 3x Pyranometer CMP11 (1x für Diffusstrahlung und 2x für Globalstrahlung - redundante Messung) und 1x Pyrheliometer CHP1 (Direktstrahlung).

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