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

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

1.1. Ziel der Arbeit

1.2. Existierende Projekte

1.3. Aufbau der Arbeit

2. Grundlagen

2.1. Astronomie

2.2. Geodäsie

2.3. Photovoltaik

2.4. Photometrie

2.5. Perzeption

2.6. Flughafen

2.7. Flugbetrieb

2.8. Das Programm CyViation Animator

3. Umsetzung des Simulations-Programms Fraport Visualisierung & Simulation (FraVIS)

3.1. Anforderungen an das Programm

3.2. Aufbau der Software FraVIS

3.3. Visualisierung

3.4. Datenerstellung

3.5. Benutzeroberfläche

3.6. Konzept für die Umsetzung in CyViation Animator

4. Ergebnisse und Bewertung

4.1. Ergebnis der Anforderungsauswertung

4.2. Ergebnis der Datenauswertung

4.3. Ergebnis der Benutzeroberflächenauswertung

4.4. Fazit & Ausblick

A. Daten

B. Algorithmen

Zielsetzung & Themen

Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Demonstration eines Simulationsprogramms (FraVIS), um die Auswirkungen potenzieller Photovoltaik-Anlagen auf der Lärmschutzwand des Frankfurter Flughafens auf den Flugbetrieb zu analysieren, insbesondere im Hinblick auf gefährliche Blendeffekte für Piloten und Fluglotsen.

• Grundlagen der Physik, Astronomie, Photovoltaik und Geodäsie für die Blendungsberechnung.
• Modellierung des Flughafengeländes und der Flugbetriebsrouten im Szenegraphen.
• Umsetzung eines Prototyps (FraVIS) mit visueller Blendungssimulation.
• Evaluierung der Anforderungen und Bewertung der Datenauswertung.
• Konzeptübertragung für die Implementierung in bestehende Tools wie den CyViation Animator.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einleitung: Beschreibt die Ausgangslage am Frankfurter Flughafen und definiert das Ziel, die Auswirkungen potenzieller Photovoltaik-Anlagen auf den Flugbetrieb visuell zu simulieren.

2. Grundlagen: Erläutert die notwendigen physikalischen, astronomischen und geodätischen Parameter sowie photometrische Modelle und die Struktur des Flughafenbetriebs für die Simulation.

3. Umsetzung des Simulations-Programms Fraport Visualisierung & Simulation (FraVIS): Detailliert die technische Architektur des Prototyps, die Implementierung der Schnitttests für Blendstrahlen und die Gestaltung der grafischen Benutzeroberfläche.

4. Ergebnisse und Bewertung: Analysiert die Erfüllung der Anforderungen, präsentiert die Datenauswertungen der Blendvorkommen für das Jahr 2010 und gibt einen Ausblick auf potenzielle Verbesserungen.

Schlüsselwörter

Photovoltaik, Flughafen Frankfurt, Blendeffekt, Simulation, Flugbetrieb, Reflexion, Strahlenoptik, FraVIS, Szenegraph, Schnitttest, Flugrouten, Sonneneinstrahlung, Computervisualistik, Solarmodule, Sicherheit.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der visuellen Simulation möglicher Blendeffekte durch Photovoltaik-Anlagen auf der Lärmschutzwand des Frankfurter Flughafens und deren Auswirkung auf den Flugbetrieb.

Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?

Die zentralen Themen sind die mathematisch-physikalische Berechnung von Sonnenständen und Reflexionsstrahlen sowie deren geometrische Interaktion mit definierten Flugrouten im 3D-Raum.

Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?

Das Ziel ist die Erstellung eines Prototyps (FraVIS), der Planern bei der Beurteilung hilft, ob und wann eine installierte Photovoltaik-Anlage Piloten oder Fluglotsen durch Blendung gefährden könnte.

Welche wissenschaftliche Methode wird zur Simulation verwendet?

Es wird eine modellbasierte Simulation in einem Szenegraphen verwendet, die mittels geometrischer Schnitttests zwischen Reflexionsstrahlen und definierten Flugrouten-Volumina (Frusta) das Blendrisiko ermittelt.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil konzentriert sich auf die technische Umsetzung, den Aufbau der Software-Architektur (C++, Ogre3D), die mathematische Modellierung der Flugrouten und die Entwicklung der Benutzeroberfläche zur Steuerung der Simulation.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Photovoltaik, Blendeffekt, Simulation, Flugbetrieb, Flugrouten, Strahlenoptik, Schnitttest und FraVIS sind die bestimmenden Begriffe.

Wie werden die Flugrouten im System modelliert?

Flugrouten werden nicht als einzelne Flugzeuge, sondern als geometrische Korridore in Form von Frusta (aneinandergereihte Volumina) abgebildet, um alle möglichen Positionen einer Maschine sicher abzudecken.

Warum wird die Antireflexionsbeschichtung in der Simulation berücksichtigt?

Sie dient als realistischerer Parameter (Average-case), um den Unterschied in der reflektierten Beleuchtungsstärke im Vergleich zu einer unbeschichteten Anlage (Worst-case) mathematisch darzustellen.

Welche Rolle spielt die Zeit in der Simulation?

Die Zeit ist entscheidend, da die Sonnenposition minütlich und jährlich variiert; das Programm ermöglicht daher die Berechnung der Blendgefahr für jede Sekunde des Jahres.