Zonnestralingmodellen

Zonnestralingmodellen zijn wiskundige constructies die de straling van de zon naar de aardse oppervlakte schatten. Ze leveren meestal getallen voor globale horizontale irradiantie (GHI), directe normale irradiantie (DNI) en diffuse irradiantie (DHI), en kunnen ook de straling op een hellend vlak (plane of array) berekenen. Modellen worden gebruikt in meteorologie, klimaatonderzoek en vooral in de ontwerp en exploitaties van zonne-energiesystemen.

Modellen kunnen worden onderverdeeld in clear-sky modellen en all-sky of bewolkings-gerelateerde modellen. Clear-sky modellen geven de straling zonder wolken, beïnvloed door atmosferische toestanden zoals stof, waterdamp en ozon. Bekende voorbeelden zijn de fysisch gebaseerde Bird–Hulstrom-modellen en de empirisch-getinte Ineichen–Perez benadering. All-sky modellen houden rekening met wolken en andere atmosferische variaties; vaak wordt daarbij gebruikgemaakt van statistische relaties met bewolkingsgraad of cloud modification factors.

Verder onderscheiden we modellen die radiatieve overdracht simuleren (bijvoorbeeld radiatieve transfer codes zoals SMARTS of MODTRAN) van meer feitelijk empirische of regressie-gebaseerde methoden. Een belangrijke groep voor diffuse bestraling op schuine vlakken is het Perez-diffuse model, aangevuld door anisotrope verdelingsmodellen zoals het Klucher-model voor bepaling van straling op hellende oppervlakken. In veel toepassingen worden ook ze.Parameters zoals luchtmassa, Linke-turbidity en aerosolenheër-waterdamp en ozon meegenomen.

Toepassingen omvatten het schatten van zonne-energieopbrengsten, klimaat- en weersmodellen, en het ontwerp van PV-systemen. De nauwkeurigheid hangt af van de gekozen methode, de beschikbaarheid van meteorologische gegevens en de representativiteit van atmosferische parameters, wat tot onzekerheden leidt.