Sonnenpositionsalgorithmus

Abbildung 1 Sonnenverlauf 08.08.2013 @Longitude: 10.06°;Latitude : 48.98° (Altmannsrot)

Die Position der Sonne besteht aus zwei Komponenten, der Sonnenhöhe[1] und den Sonnenazimut[2].

Für den Azimut gibt es verschiedene Normierungen, in dieser Arbeit wird ausschließlich die vom  National Renewable Energy Laboratory (NREL) definierte Norm verwendet (N=0°;E=90°;S=180°;W=270°).

Für die Berechnung der Sonnenposition sind folgende abstrakte Berechnungsschritte notwendig:

1.  Berechnung der Julianischen Tages- und Stundenzahl

2.  Position der Sonne auf der  ist die scheinbare Bahn der Sonne im Lauf eines Jahres vor dem Fixsternhintergrund aus Sicht der Erde. (Ekliptik)

3.  Berechnung der  ist nach Kepler der Winkel am Brennpunkt einer Ellipse. (mittleren Anomalie)

4.  Berechnung der ekliptikalen Länge der Sonne abhängig vom julianischen Datum

5.  Berechnung der ekliptikalen Schiefe

6.  Bestimmung der  auf den Himmelsäquator bezogener Winkel zwischen Frühlingspunkt und Längenkreis. (Rektaszension)

7.  Berechnung der  projizierter Breitengrad auf der Himmelskugel. (Deklination)

8.  Berechnung der  in der Astronomie verwendete Zeitskala auf Basis der Sternenbewegungen aus Sicht von der Erde. (mittleren Sternzeit)

9.  Berechnung von Azimut und Elevation (Höhenwinkel)

10.  Lichtbrechung in der Atmosphäre. (Refraktion)-Korrektur der Elevation

Obige Ausführung ist teilweise reduziert, Details dazu können in [Qua09, S. 62] [Wik14] nachgelesen werden. Abbildung 2 rotierende Himmelskugel [Wik14], soll die oben aufgeführten Begriffe Deklination, Rektaszension und Ekliptik verdeutlichen, wobei Deklination und Rektaszension Polarkoordinaten im rotierenden äquatorialen Koordinatensystem sind.

 

Abbildung 2 rotierende Himmelskugel [Wik14]

 


[1]  auch Höhenwinkel oder Elevation (ab hier verwendet) genannt.

[2] ab hier nur noch als Azimut bezeichnet.


Quellen:

          [Qua09]     Volker Quaschning. Regenerative Energiesysteme. Hanser Verlag München, 6th edition, 2009.

[Wik14]     Unbekannte Autoren Wikipedia. Sonnenstand. http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstand, 2014. [Online; accessed 06-Mar-2014].