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IAPG: Projekte

Projekt „3D-Modellierung und optimierte Effizienzberechnung von Photovoltaikanlagen“

Projekt von Thomas Luhmann und Andreas Voigt

  • Gefördert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), unterstützt von der Arbeitsgruppe Innovative Projekte (AGIP) beim Ministerium für Wissenschaft und Kultur des Landes Niedersachsen
  • Laufzeit: 01.04.2010 – 31.03.2012
  • Kooperationspartner:

focus solar    ect GmbH     PixD

Projektbeschreibung

PixSolar In einem abgeschlossenen AGIP-Projekt (Bildgestützte Planung von Solaranlagen) wurde eine photogrammetrische Lösung entwickelt, mit der zweidimensionale Planungs- und Visualisierungsaufgaben für Solaranlagen auf ebenen Dachflächen effizient und schnell durchgeführt werden können.

Die Planung und Optimierung einer Solaranlage ist jedoch ein deutlich komplexerer Vorgang. Während die Planung einer einfachen Anlage (z.B. Einfamilienhaus) relativ wenige technische Probleme bereitet, ist die Konzeption einer Anlage bei komplexen Dachformen, aufgeständerten Modulen oder vorhandenen Störobjekten deutlich aufwändiger und nicht mehr durch eine einfache ebene Planung durchführbar. Eine korrekte Berechnung und Auslegung einer solchen Anlage kann daher nur gelingen, wenn die dreidimensionale Lage der Solaranlage sowie der umgebenden Objekte in einem gemeinsamen Modell mit Sonneneinstrahlungsdaten und atmosphärische Parametern integriert werden.

Das Projekt soll neue photogrammetrische Methoden zur 3D-Rekonstruktion mit unkalibrierten Bildern nutzen, um für geplante oder bereits bestehende Anlagen die notwendigen geometrischen Parameter zu ermitteln. Dies kann zum einen mit terrestrischen Digitalbildern geschehen, zum anderen auch mit digitalen hoch aufgelösten Luftbilddaten, die heute bereits für regionale und objektbezogene Potenzialanalysen für Solartechnik verwendet werden. Die Nutzung von digitalen Bildern zur Messung, Analyse und Planung hat dabei weit reichende Vorteile: Der örtliche Aufwand ist minimal, die Verarbeitung der Bilder ist intuitiv und kann jederzeit auch fernab der Örtlichkeit erfolgen und Bilder dokumentieren das Objekt in geometrischer und semantischer Weise.

 

RICOH GPS Kamera mit KompassWeitere Sensoren lassen sich für die messtechnischen Aufgaben einsetzen, so z.B. moderne GPS-Kameras und mobile Laserentfernungsmesser. Ziel ist die Entwicklung kostengünstiger und einfach zu handhabender Verfahren, die im praktischen Umfeld von nicht spezialisierten Anwendern eingesetzt werden können, um schneller, wirtschaftlicher und genauer zu technisch korrekten Planungs- und Leistungskenndaten zu kommen.

 

Beispiel einer simulierten VerschattungNeben der Raumlage des Gebäudes (Dachflächen) sind geometrische Umgebungsparameter zu erfassen, insbesondere Abschattungen benachbarter Gebäude und Bewuchs sowie das digitale Höhenmodell der Umgebung. Liegen diese Daten in einem einheitlichen georeferenzierten Modell vor, lassen sich Verschattungsanalysen durch erweiterte Methoden der 3D-Computergrafik einsetzen.

 

GlobalstrahlungOrtsabhängige Sonneneinstrahlungsdaten sowie aktuelle Wetter- und Atmosphärendaten sind erforderlich, um das oben beschriebene Geometriemodell für eine optimierte Effizienzberechnung einzusetzen. In einem vollständigen Datenmodell wird es dann möglich sein, die Auslegung und Montage der künftigen Solaranlage optimal an die örtlichen Begebenheiten anzupassen. Eine derartige Lösung auf Basis dreidimensionaler Daten liegt bisher nicht vor und wird zu einer erheblich sichereren Konstruktion und einem optimierten Betrieb der Photovoltaikanlage führen.

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