Ground Reflected
To begin with, let's see the available command by running:
Usage: pvgis irradiance ground-reflected [OPTIONS] {longitude} {latitude}
{elevation} [surface_orientation]
[surface_tilt] [timestamps]
⭞ Calculate the clear-sky ground reflected irradiance over a time series
╭─ Arguments ──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ * longitude <float range> Longitude in decimal degrees ranging in [-180, 360]. If ranging in [0, 360], │
│ consider the `--convert-longitude-360` option. │
│ [required] │
│ * latitude <float range> Latitude in decimal degrees ranging in [-90, 90] [required] │
│ * elevation <float range> Topographical elevation [required] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Geometry of solar surface ──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ surface_orientation <float range> Solar surface orientation angle. Due north is 0 degrees. │
│ surface_tilt <float range> Solar surface tilt angle from the horizontal plane │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Timestamps ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ timestamps <parse_timestamp_series> Quoted date-time strings of data to extract from series, example: │
│ '2112-12-21, 2112-12-21 12:21:21, 2112-12-21 21:12:12'' │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Options ────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --resample-large-series --no-resample-large-series [default: no-resample-large-series] │
│ --log -l <int> Enable logging [default: 0] │
│ --help Show this message and exit. │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Timestamps ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --start-time,--st <parse_timestamp> Start timestamp of the period. Overrides the │
│ `timestamps` parameter! │
│ --periods <int> Number of timestamps to generate │
│ --frequency <str> A common date/time frequency unit optionally │
│ with a multiples number, such as H(hourly), │
│ min(utely), S(econdly), D(aily), W(eekly), │
│ M(onth end), Y(early) or 30min. See Pandas │
│ time series offset aliases. │
│ --end-time,--et <parse_timestamp> End timestamp of the period. Overrides the │
│ `timestamps` parameter! │
│ --timezone,--tz,--zone <parse_timezone> Timezone (e.g., 'Europe/Athens'). Use the │
│ system's time zone via the `--local` option. │
│ --random-timestamps --no-random-timestamps Generate a random date, time and timezone to │
│ demonstrate calculation │
│ [default: no-random-timestamps] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ External solar irradiance time series ──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --global-horizontal-irradiance <path> Global horizontal irradiance (Surface Incoming Shortwave Irradiance │
│ (SIS), `ssrd` │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ External time series selection ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --neighbor-lookup <none|pad|backfill|nearest> Enable nearest neighbor (inexact) lookups. │
│ Read Xarray manual on │
│ nearest-neighbor-lookups │
│ [default: nearest] │
│ --tolerance <float> Maximum distance between original & new │
│ labels for inexact matches. Read Xarray │
│ manual on nearest-neighbor-lookups │
│ [default: 0.1] │
│ --mask-and-scale --no-mask-and-scale Mask and scale the series │
│ [default: no-mask-and-scale] │
│ --in-memory --no-in-memory Use in-memory processing │
│ [default: no-in-memory] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Atmospheric properties ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --linke-turbidity-factor-s… <parse_linke_turbidity_fac Ratio of total to Rayleigh │
│ tor_series> optical depth measuring │
│ atmospheric turbidity │
│ [default: 2] │
│ --apply-atmospheric-refrac… --no-apply-atmospheric-re… Correct solar azimuth and │
│ altitude angles for │
│ atmospheric refraction │
│ [default: │
│ apply-atmospheric-refracti… │
│ --refracted-solar-zenith <float> Refracted solar zenith │
│ angle (in radians) for sun │
│ -rise and -set events │
│ [default: │
│ 1.5853349194640094] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Advanced ───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --albedo <float range> [x>=0] Mean ground albedo │
│ [default: 0.2] │
│ --apply-reflectivity-factor --no-apply-reflectivity-fact… Apply angular loss function │
│ [default: │
│ apply-reflectivity-factor] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Solar position ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --solar-position-model,--position-m… <all|noaa|hofierka|jenco|pvlib|pys Model to calculate solar position │
│ olar|skyfield|suncalc> [default: NOAA] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Solar time ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --solar-time-model <all|milne1921|noaa|pvgis|pvlib|skyfield> Model to calculate solar time [default: NOAA] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Earth orbit ────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --solar-constant <float range> [x>=1360] Top-of-Atmosphere mean solar electromagnetic │
│ radiation (W/m-2) 1 au (astronomical unit) away │
│ from the Sun. │
│ [default: 1360.8] │
│ --perigee-offset <float> Perigee offset [default: 0.048869] │
│ --eccentricity-correction-factor <float> Eccentricity correction factor [default: 0.03344] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ > Input : < Output ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --angle-output-units -aou <str> Angular units for solar geometry calculations (degrees or radians). ⚠ Under │
│ development │
│ [default: radians] │
│ --rounding-places -r <int> Number of digits to round results to [default: 3] │
│ --csv <path> CSV output filename │
│ --verbose -v <int> Show details while executing commands [default: 0] │
│ --index,--idx -i Index rows in output table (meaningful with at least 1x -v) │
│ --quiet Do not print out the output │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Data processing ────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --dtype <str> Data type [default: float32] │
│ --array-backend <str> Array backend [default: numpy] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Statistics ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --statistics --no-statistics Calculate and display summary statistics [default: no-statistics] │
│ --groupby <str> Group statistics, ex. M or 3h. A number and date/time unit : (Y)ear, │
│ (S)eason, (M)onth, (D)ay, (W)eek, (h)our. See Xarray's group-by │
│ operations. │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Plotting ───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --uniplot --no-uniplot Plot the PV power output time series in the terminal │
│ [default: no-uniplot] │
│ --terminal-width-fraction <float> Fraction of number of columns of the current terminal, ex. 0.9 │
│ [default: 0.9] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
╭─ Metadata ───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ --fingerprint,--fp Fingerprint the output time series │
│ --metadata --no-metadata Print command metadata [default: no-metadata] │
╰──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────╯
Ground-reflected irradiance¶
Let's calculate the ground-reflected irradiance at the location (longitude, latitude, elevation) = $\(8.628 45.812 214\)$
pvgis irradiance ground-reflected \
8.628 45.812 214 \
--start-time '2010-01-27' \
--end-time '2010-01-28'
And here are the same results with more details:
pvgis irradiance ground-reflected \
8.628 45.812 214 \
--start-time '2010-01-27' \
--end-time '2010-01-28' \
-vv
Ground reflected Irradiance in-plane irradiance series W/m² (1/3)
Time ∡ Ground Reflected Inclined Irradiance Reflectivity Factor
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
2010-01-27 00:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 01:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 02:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 03:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 04:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 05:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 06:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 07:00:00 0.388 0.93
2010-01-27 08:00:00 3.625 0.93
2010-01-27 09:00:00 7.521 0.93
2010-01-27 10:00:00 10.571 0.93
2010-01-27 11:00:00 12.299 0.93
2010-01-27 12:00:00 12.505 0.93
2010-01-27 13:00:00 11.165 0.93
2010-01-27 14:00:00 8.431 0.93
2010-01-27 15:00:00 4.685 0.93
2010-01-27 16:00:00 0.979 0.93
2010-01-27 17:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 18:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 19:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 20:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 21:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 22:00:00 0.0 0.93
2010-01-27 23:00:00 0.0 0.93
2010-01-28 00:00:00 0.0 0.93
⅀ / μ 72.17 0.93
Ground reflected Irradiance in-plane irradiance series W/m² (2/3)
Time ∡ ☉ Ground Reflected Inclined Irradiance Before Reflectivity % View Albedo
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
2010-01-27 00:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 01:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 02:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 03:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 04:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 05:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 06:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 07:00:00 0.418 0.146 0.2
2010-01-27 08:00:00 3.898 0.146 0.2
2010-01-27 09:00:00 8.089 0.146 0.2
2010-01-27 10:00:00 11.37 0.146 0.2
2010-01-27 11:00:00 13.228 0.146 0.2
2010-01-27 12:00:00 13.449 0.146 0.2
2010-01-27 13:00:00 12.009 0.146 0.2
2010-01-27 14:00:00 9.068 0.146 0.2
2010-01-27 15:00:00 5.039 0.146 0.2
2010-01-27 16:00:00 1.053 0.146 0.2
2010-01-27 17:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 18:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 19:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 20:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 21:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 22:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-27 23:00:00 0.0 0.146 0.2
2010-01-28 00:00:00 0.0 0.146 0.2
⅀ / μ 77.62
Ground reflected Irradiance in-plane irradiance series
W/m² (3/3)
Time ⭳ Global Horizontal Irradiance
──────────────────────────────────────────────────────
2010-01-27 00:00:00 0.0
2010-01-27 01:00:00 0.0
2010-01-27 02:00:00 0.0
2010-01-27 03:00:00 0.0
2010-01-27 04:00:00 0.0
2010-01-27 05:00:00 0.0
2010-01-27 06:00:00 0.0
2010-01-27 07:00:00 14.26
2010-01-27 08:00:00 133.094
2010-01-27 09:00:00 276.172
2010-01-27 10:00:00 388.188
2010-01-27 11:00:00 451.637
2010-01-27 12:00:00 459.173
2010-01-27 13:00:00 409.998
2010-01-27 14:00:00 309.602
2010-01-27 15:00:00 172.03
2010-01-27 16:00:00 35.954
2010-01-27 17:00:00 0.0
2010-01-27 18:00:00 0.0
2010-01-27 19:00:00 0.0
2010-01-27 20:00:00 0.0
2010-01-27 21:00:00 0.0
2010-01-27 22:00:00 0.0
2010-01-27 23:00:00 0.0
2010-01-28 00:00:00 0.0
⅀ / μ
╭────────────────────────────────────────────────────────────╮ ╭──────────────────────╮
│ Angular units ㎭ radians │ │ ∡ Tilt │
│ Location Longitude, Latitude = 0.151, 0.8 │ │ ☉ Sun │
│ Position Surface Orientation: 3.142, Surface Tilt: 0.785 │ │ ⭳ Horizontal │
│ Definitions Zone : UTC, │ │ ⅀ N-ary Summation │
│ Algorithms Radiation model: Hofierka 2002 │ │ μ Mean │
╰──────────────────────────────────────────────── Reference ─╯ ╰───────────── Legend ─╯
We can also run this for 2 years and add a quick plot along with a fingerprint, which can be handy to verify the output if we want to reproduce it:
pvgis irradiance ground-reflected \
8.628 45.812 214 \
--start-time '2014-01-01' \
--end-time '2014-12-31' \
--quiet \
--uniplot \
--fingerprint
Uniplot
Ground-Reflected Irradiance Series
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ▗▄▄▄▄▟██████████████▙▄▄▄▄▄ │
│ ▄▄▟████████████████████████████████▄▄▖ │
│ ▄▄██████████████████████████████████████████▄▄ │
│ ▗▄██████████████████████████████████████████████████▄▖ │
│ ▗▄████████████████████████████████████████████████████████▙▄ │ 20 W/m²
│ ▗▄██████████████████████████████████████████████████████████████▙▄ │
│ ▗▄████████████████████████████████████████████████████████████████████▙▄ │
│ ▗▄██████████████████████████████████████████████████████████████████████████▙▄ │
│ ▗▄████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████▙▄▖ │
│ ▄▄███████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████▄▄ │
│▄▄▄█████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████▄▄▄▄▄▄▄▖│ 10 W/m²
│███████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████▙│
│████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████│
│████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████│
│████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████│
│████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████│
│████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████│ 0 W/m²
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
2014-01 2014-03 2014-05 2014-07 2014-09 2014-11
██ Ground-Reflected Irradiance
╭──────────────────────────────────────────────────────────────────╮
│ 8d92ddef3c015642f94d0595a7bfce911b206131addf33ac3e4f667deffbd1ae │
╰──────────────────────────────────────────────────── Fingerprint ─╯
Reading external time series of global horizontal irradiance¶
We can also use an external time series of global horizontal irradiance to compute ground-reflected irradiance, as in the example below:
pvgis irradiance ground-reflected \
8.628 45.812 214 \
--global-horizontal-irradiance data/sample_sarah3_sis_over_esti.nc \
--start-time '2014-01-27' \
--end-time '2014-01-28' \
-vv
Ground reflected Irradiance in-plane irradiance series W/m² (1/3)
Time ∡ Ground Reflected Inclined Irradiance Reflectivity Factor
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
2014-01-27 00:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 01:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 02:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 03:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 04:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 05:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 06:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 07:00:00 0.163 0.93
2014-01-27 08:00:00 1.688 0.93
2014-01-27 09:00:00 3.186 0.93
2014-01-27 10:00:00 4.657 0.93
2014-01-27 11:00:00 4.521 0.93
2014-01-27 12:00:00 5.719 0.93
2014-01-27 13:00:00 3.595 0.93
2014-01-27 14:00:00 4.248 0.93
2014-01-27 15:00:00 3.894 0.93
2014-01-27 16:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 17:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 18:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 19:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 20:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 21:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 22:00:00 0.0 0.93
2014-01-27 23:00:00 0.0 0.93
2014-01-28 00:00:00 0.0 0.93
⅀ / μ 31.672 0.93
Ground reflected Irradiance in-plane irradiance series W/m² (2/3)
Time ∡ ☉ Ground Reflected Inclined Irradiance Before Reflectivity % View Albedo
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
2014-01-27 00:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 01:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 02:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 03:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 04:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 05:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 06:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 07:00:00 0.176 0.146 0.2
2014-01-27 08:00:00 1.816 0.146 0.2
2014-01-27 09:00:00 3.427 0.146 0.2
2014-01-27 10:00:00 5.008 0.146 0.2
2014-01-27 11:00:00 4.862 0.146 0.2
2014-01-27 12:00:00 6.151 0.146 0.2
2014-01-27 13:00:00 3.866 0.146 0.2
2014-01-27 14:00:00 4.569 0.146 0.2
2014-01-27 15:00:00 4.188 0.146 0.2
2014-01-27 16:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 17:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 18:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 19:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 20:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 21:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 22:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-27 23:00:00 0.0 0.146 0.2
2014-01-28 00:00:00 0.0 0.146 0.2
⅀ / μ 34.063
Ground reflected Irradiance in-plane irradiance series
W/m² (3/3)
Time ⭳ Global Horizontal Irradiance
──────────────────────────────────────────────────────
2014-01-27 00:00:00 0.0
2014-01-27 01:00:00 0.0
2014-01-27 02:00:00 0.0
2014-01-27 03:00:00 0.0
2014-01-27 04:00:00 0.0
2014-01-27 05:00:00 0.0
2014-01-27 06:00:00 0.0
2014-01-27 07:00:00 6.0
2014-01-27 08:00:00 62.0
2014-01-27 09:00:00 117.0
2014-01-27 10:00:00 171.0
2014-01-27 11:00:00 166.0
2014-01-27 12:00:00 210.0
2014-01-27 13:00:00 132.0
2014-01-27 14:00:00 156.0
2014-01-27 15:00:00 143.0
2014-01-27 16:00:00 0.0
2014-01-27 17:00:00 0.0
2014-01-27 18:00:00 0.0
2014-01-27 19:00:00 0.0
2014-01-27 20:00:00 0.0
2014-01-27 21:00:00 0.0
2014-01-27 22:00:00 0.0
2014-01-27 23:00:00 0.0
2014-01-28 00:00:00 0.0
⅀ / μ
╭────────────────────────────────────────────────────────────╮ ╭──────────────────────╮
│ Angular units ㎭ radians │ │ ∡ Tilt │
│ Location Longitude, Latitude = 0.151, 0.8 │ │ ☉ Sun │
│ Position Surface Orientation: 3.142, Surface Tilt: 0.785 │ │ ⭳ Horizontal │
│ Definitions Zone : UTC, │ │ ⅀ N-ary Summation │
│ Algorithms Radiation model: Hofierka 2002 │ │ μ Mean │
╰──────────────────────────────────────────────── Reference ─╯ ╰───────────── Legend ─╯
And a quick plot for a 2 year example from external series:
pvgis irradiance ground-reflected \
8.628 45.812 214 \
--global-horizontal-irradiance data/sample_sarah3_sis_over_esti.nc \
--start-time '2014-01-01' \
--end-time '2015-12-31' \
--quiet \
--uniplot
Uniplot
Ground-Reflected Irradiance Series
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ▗▌ ▖ ▖▖▐▖ ▖▐ ▖ ▄ ▗ │
│ ▗ ▟▟█▌▙▟▙▙▐▙▟█ ▖▖▗ ▖ ▙██▐▙▄████▄ ▖▖ │
│ ▗▐█▙████████▐███▐▌▙▐▐▖▖ ▄▄█▐▐███▟██████████▄▖ │
│ ▖▖████████████████▐▌█▐▐▌▙▗ ▐████▐▐███████████████▌█▟▖ │
│ ▄██████████████████▟██▐█▙█▟ ▖ ▐█████▐███████████████▌██▙▐▖ │ 20 W/m²
│ ▗▟███████████████████████████ █▖ ▄█▌▟█████▐███████████████████▟▙ │
│ ▄▟███████████████████████████████▖ ▙██▌██████████████████████████████▖ │
│ ▗▗█████████████████████████████████▌▐█ ████████████████████████████████████▄ │
│ ▗█▟█████████████████████████████████▌▐██▌▖ ▗▗▌██████████████████████████████████████▙ │
│ ▟▌▐███████████████████████████████████▌▐██▌▙▗ ▟█▐▌████████████████████████████████████████▄▄ │
│ ▖▌█▌▐███████████████████████████████████▌▐██▌██▌▗▗▖▄▟▟▟ ██▐▌███████████████████████████████████████████▄▗▄▄│ 10 W/m²
│▖▙▌█▌████████████████████████████████████▌▐██▌██▙▐█▌████▐██▐▙███████████████████████████████████████████████│
│▙████████████████████████████████████████▌▟██▌███▐█▌████████████████████████████████████████████████████████│
│█████████████████████████████████████████▌███▌███▟█▌████████████████████████████████████████████████████████│
│████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████│
│████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████│
│████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████│ 0 W/m²
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
2014-01 2014-05 2014-09 2015-01 2015-05 2015-09
██ Ground-Reflected Irradiance