Visualisierung von Photovoltaik-Anlagen und deren Auswirkungen auf den Flugbetrieb am Beispiel des Flughafen Frankfurts

Mémoire (de fin d'études) , 2011 , 139 Pages , Note: 1,1

Informatique - Divers

Bereich des Passagier-Verkehrs; im Jahr 2009 reisten 50.932.840 Passagiere über Frankfurt
(vgl. [ACI]). Die Infrastruktur zwischen Menschen, Fahrzeugen, Gepäckbeförderung und
Flugzeugen ist hochkomplex organisiert und fein aufeinander abgestimmt. Etwa jede
Minute landet eine Maschine. Auch der Energieverbrauch ist enorm; er entspricht dem
Verbrauch einer mittleren Stadt, allein pro Stunde belaufen sich die Kosten der Energie
für Gebäude und Einrichtungen für die betreibende Firma Fraport AG auf 11.000 Euro
(vgl. [Ab10]).
In der Zukunft werden Systeme zur Gewinnung erneuerbarer Energie in allen Bereichen
des Lebens immer selbstverständlicher, da die Ressourcen knapper werden und erneuerbare
Energie geringere Abhängigkeit von öffentlichen Netzen bedeutet. Die populärste
Form moderner regenerativer Kraftwerke sind Photovoltaik-Anlagen. Seit Jahren werden
sie für den Betrieb von Parkscheinautomaten und zur Entlastung von Privathaushalten
verwendet, doch vor allem solarenergetische Großprojekte sind im Vormarsch. Satelliten
und Raumstationen nutzen seit Beginn der Raumfahrt Sonnenkollektoren zur Energiegewinnung,
in der Sahara befinden sich Projekte in Planung, nach denen neue Solarfelder
ganze Staaten mit Energie versorgen können sollen. Die einzigen Voraussetzungen dafür
sind Sonnenstrahlung und Sammelfläche. Im Fall eines Flughafens bietet sich diese Form
der Energiegewinnung an, sofern sich dieser in einem Gebiet ertragreicher solarer Einstrahlung
befindet. Wie dem Diagramm A.1 des Joint Research Centre der Europäischen
Kommission (vgl. [EC10]) zu entnehmen ist, befindet sich der Standort Frankfurt am
Main in einem Gebiet, in welchem Solarenergiegewinnung zu erwägen ist. Gerade das
Großangebot verfügbarer Freiflächen am Flughafen macht deren wirtschaftliche Nutzung
attraktiv. Doch zuallererst ist der Flughafen ein Verkehrsbetrieb, darum müssen Änderungen
der Infrastruktur insbesondere auf deren Auswirkungen auf die Prozesse getestet
werden, um einen reibungslosen Verkehrsablauf und die Sicherheit aller Menschen zu
gewährleisten.

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
  • Ziel der Arbeit
  • Existierende Projekte
  • Aufbau der Arbeit
• Grundlagen
  • Astronomie
    • Energetische Parameter
    • Solare Parameter
  • Geodäsie
    • WGS84-Koordinatensystem
    • Gauß- Krüger-Koordinatensystem
    • Umrechnung zwischen Kugel- und rechtwinkligen Koordinaten
  • Photovoltaik
    • Solarzellen
    • Photovoltaik-Anlagen
  • Photometrie
    • Strahlenoptik
    • Wellenoptik
    • Antireflexion
    • Reflexionsmodell
    • Beleuchtungsstärke
  • Perzeption
    • Ursachen und Arten von Blendung
    • Messung der Blendung des menschlichen Auges
  • Flughafen
    • Gelände Standort Flughafen Frankfurt
    • Mögliche Verortung einer Photovoltaik-Anlage
  • Flugbetrieb
    • Flugphasen
    • Flugzeugklassen
    • Flugrouten
  • Das Programm CyViation Animator
• Umsetzung des Simulations-programms Fraport Visualisierung & Simulation (FraVIS)
  • Anforderungen an das Programm
  • Aufbau der Software FraVIS
  • Visualisierung
    • Flughafen und Flugbetrieb als Szenegraph
    • Flugrouten als geometrische Körper
    • Sonnenstand & Visualisierung einer Blendung
    • Wettereinfluss
  • Datenerstellung
    • Sonnenstand
    • Blend- und Reflexionsstrahlen
    • Schnitttest
    • Beleuchtungsstärke bei einem positiven Schnitttest
  • Benutzeroberfläche
    • Steuerung
    • Grafische Benutzeroberfläche
  • Konzept für die Umsetzung in CyViation Animator
• Ergebnisse und Bewertung
  • Ergebnis der Anforderungsauswertung
  • Ergebnis der Datenauswertung
  • Ergebnis der Benutzeroberflächenauswertung
  • Fazit & Ausblick
• Anhang A.
  • Daten
• Anhang B.
  • Algorithmen
• Abbildungsverzeichnis
• Tabellenverzeichnis
• Bibliography

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Diplomarbeit befasst sich mit der Visualisierung von Photovoltaik-Anlagen und deren potenziellen Auswirkungen auf den Flugbetrieb am Flughafen Frankfurt. Ziel ist es, ein Konzept für die Modellierung und Bewertung von Blendeffekten durch Photovoltaik-Anlagen auf Lotsen und Piloten zu entwickeln und zu untersuchen, ob sich diese Visualisierungen in einem bestehenden Visualisierungstool, dem CyViation Animator, realisieren lassen.

• Die Auswirkungen von Photovoltaik-Anlagen auf den Flugbetrieb
• Die Modellierung und Bewertung von Blendeffekten
• Die Visualisierung von Blendeffekten in einem bestehenden Visualisierungstool
• Die Anwendung von Computergrafik und Simulation in der Luftfahrt
• Die Integration von Photovoltaik-Anlagen in die Flughafeninfrastruktur

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung führt in das Thema der Diplomarbeit ein und beschreibt die Bedeutung der Visualisierung von Photovoltaik-Anlagen am Flughafen Frankfurt. Sie beleuchtet die Komplexität des Flugbetriebs und den wachsenden Bedarf an erneuerbaren Energiequellen. Das Kapitel "Grundlagen" behandelt die relevanten wissenschaftlichen Bereiche, darunter Astronomie, Geodäsie, Photovoltaik, Photometrie, Perzeption und Flugbetrieb. Es werden wichtige Parameter und Zusammenhänge erläutert, die für die Modellierung und Bewertung von Blendeffekten relevant sind.

Das Kapitel "Umsetzung des Simulations-Programms Fraport Visualisierung & Simulation (FraVIS)" beschreibt die Entwicklung einer Software, die zur Visualisierung von Blendeffekten durch Photovoltaik-Anlagen am Flughafen Frankfurt dient. Es werden die Anforderungen an das Programm, der Aufbau der Software, die Visualisierungstechniken und die Datenerstellung erläutert. Das Kapitel "Ergebnisse und Bewertung" präsentiert die Ergebnisse der Anforderungsauswertung, der Datenauswertung und der Benutzeroberflächenauswertung. Es werden die Stärken und Schwächen der Arbeit beleuchtet und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen gegeben.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen Photovoltaik-Anlagen, Blendeffekte, Flugbetrieb, Flughafen Frankfurt, Visualisierung, Simulation, CyViation Animator, Computergrafik, Luftfahrt, erneuerbare Energien, Sicherheit, Modellierung, Bewertung, Anforderungsauswertung, Datenauswertung, Benutzeroberflächenauswertung, Fazit, Ausblick.

• Université: University of Koblenz-Landau (Computergrafik)
• Cours: Informatik - Computervisualistik
• Note: 1,1
• Auteur: Alexander Wollert (Auteur)
• Année de publication: 2011
• Pages: 139
• N° de catalogue: V178531
• ISBN (ebook): 9783656028550
• ISBN (Livre): 9783656028734
• Langue: allemand
• mots-clé: visualisierung, photovoltaik-anlagen, auswirkungen, flugbetrieb, beispiel, flughafen, frankfurts