Wenn Sie sich für erneuerbare Energien interessieren und darüber nachdenken, eine eigene Photovoltaikanlage zu installieren, werden Sie hier alles Wissenswerte über die Sonneneinstrahlung erfahren.
Warum ist die Sonneneinstrahlung so wichtig? Nun, sie ist der Schlüssel zum Erfolg einer jeden Photovoltaikanlage. Die Menge an Sonnenlicht, die auf Ihre Solarmodule trifft, bestimmt maßgeblich die erzeugte elektrische Energie und damit auch Ihren potenziellen Gewinn. Um das volle Potenzial Ihrer Anlage auszuschöpfen, ist es daher unerlässlich, die Sonneneinstrahlung zu verstehen und zu optimal zu nutzen. Unser Ziel ist es, Ihnen ein fundiertes Verständnis für die Sonneneinstrahlung zu vermitteln und Ihnen praktische Tipps zu geben, wie Sie diese Informationen bei der Planung Ihrer Photovoltaikanlage nutzen können. Wir möchten Ihnen helfen, das volle Potenzial der Sonne auszuschöpfen und Ihre Anlage zu einem wirtschaftlichen Erfolg zu machen.
Während wir uns durch die verschiedenen Aspekte der Sonneneinstrahlung und ihrer Auswirkungen auf Photovoltaikanlagen bewegen, werden wir auf interessante Studien, informative Artikel und hilfreiche Ressourcen verweisen. So können Sie Ihr Wissen vertiefen und sich weiterführende Informationen zu bestimmten Themen einholen.
1. Sonneneinstrahlung
Sonneneinstrahlung ist wie der herzliche Gruß der Sonne an die Erde. Wenn die Sonnenstrahlen die Erdatmosphäre erreichen, bringen sie jede Menge Energie mit sich (Sonneneinstrahlung eben) und sie wird in Watt pro Quadratmeter (W/m²) gemessen. Die Solarkonstante, auch als E0 bezeichnet, ist sozusagen das Maximallevel der Sonneneinstrahlung. Sie gibt die durchschnittliche Leistung der Sonnenstrahlung an, die außerhalb unserer Atmosphäre auf eine Fläche von einem Quadratmeter trifft. Die Solarkonstante hat einen Durchschnittswert von 1361 Watt pro Quadratmeter (W/m²).
Um sich die Größenordnung von 1000 W/m² vorstellen zu können, kann man folgenden Vergleich heranziehen: Stell dir vor, du hast eine Fläche von einem Quadratmeter, auf die eine kontinuierliche Energiemenge von 1000 Watt einstrahlt. Das entspricht etwa der Leistung von 20 handelsüblichen Glühbirnen mit je 50 Watt, die alle gleichzeitig auf dieser Fläche leuchten.
Aber wie misst man diese Sonneneinstrahlung? Hier kommen unsere Wissenschaftler ins Spiel. Sie nutzen spezielle Geräte, genannt Pyranometer, um die Intensität der Sonneneinstrahlung zu messen. Diese Pyranometer sind wie die Sonnen-Detektive unter den Messinstrumenten. Sie fangen die Sonnenstrahlen ein und geben uns Auskunft über deren Stärke.
Aber Moment mal, es gibt da noch etwas Wichtiges zu beachten.
1.1. Globalstrahlung, direkte und diffuse Strahlung
Globalstrahlung ist wie die gesamte Power der Sonne, die auf die Erde trifft. Sie umfasst sowohl die direkte als auch die diffuse Strahlung. Man könnte sagen, Globalstrahlung ist der Superstar unter den Sonnenstrahlen – sie bringt die volle Ladung Energie mit sich.
Bei klarem Himmel, wenn keine Wolken den Sonnenschein stören, können wir uns auf eine ordentliche Menge an Sonnenenergie freuen. Die Globalstrahlung kann dann zwischen 900 und 1300 W/m² liegen. Das ist wie ein strahlender Sonnenschein, der unsere Welt mit Wärme und Energie versorgt.
Die direkte Strahlung die der Strahlungsanteil, der ohne von Wolken oder anderen Hindernissen direkt auf die PV-Anlage fällt. Das ist wichtig zu wissen, denn diese direkte Strahlung ist es, die die höchste Leistung für Photovoltaikanlagen liefert. Je mehr direkte Strahlung, desto mehr Energie kann die Anlage produzieren.
Aber was ist mit der diffusen Strahlung? Damit ist die Strahlung gemeint, die von den Wolken gestreut werden. Sie scheint von "überall" her und machen die Umgebung gleichmäßig hell. Die diffuse Strahlung trägt zwar nicht so viel Power wie die direkte Strahlung, aber sie spielt dennoch eine wichtige Rolle für Photovoltaikanlagen. Sie sorgt dafür, dass auch bei bedecktem Himmel noch eine gewisse Menge an Energie produziert wird. Jetzt aber zu den Wolken – die frechen Störenfriede am sonnigen Himmel. Sie beeinflussen die Globalstrahlung stark. Bei klarem Himmel gibt es viel direkte Strahlung und die direkte Strahlung ist hoch. Doch je mehr Wolken auftauchen, desto mehr wird diese blockiert und die. Also, je mehr Wolken, desto weniger strahlende Energieausbeite für die Anlagen. In solchen Fällen kann die Globalstrahlung auf etwa 250 bis 500 W/m² (oder weniger) sinken. Es ist wie wenn die Sonne hinter einem dicken Vorhang versteckt ist und nur ein bisschen von ihrer Energie durchkommt.
- Die direkte Sonneneinstrahlung ist wie der helle Strahl einer Taschenlampe, der direkt auf einen Punkt gerichtet ist.
- Die diffuse Sonneneinstrahlung hingegen ist wie das sanfte Streulicht, das von einer Wolke reflektiert wird und überall hin scheint.
Jetzt könnten Sie sich fragen: "Warum ist das alles wichtig?" Gute Frage! Die Sonneneinstrahlung ist von großer Bedeutung, wenn es um die Planung und den Betrieb von Photovoltaikanlagen geht. Denn diese Anlagen wandeln die Sonneneinstrahlung in Strom um – und je mehr Sonneneinstrahlung, desto mehr Energieproduktion. Deshalb ist es wichtig, die Sonneneinstrahlung zu messen und zu verstehen, um die Effizienz und Leistung der Photovoltaikanlagen optimal zu nutzen.
Wenn Sie tiefer in das Thema eintauchen möchten, können Sie sich über Solarmessstationen zu informieren. Diese Stationen sind wie die Sonnen-Spione, die kontinuierlich die Sonneneinstrahlung überwachen und Daten sammeln.
2. Globalstrahlung speziell in Deutschland
Es gibt einige Faktoren, welche die Globalstrahlung in Deutschland beeinflussen.
Zunächst einmal unsere geographische und Höhenlage. Deutschland liegt, Überraschung, auf der Nordhalbkugel. Die Sonneneinstrahlung variiert je nach Breitengrad und, wir können es nicht leugnen, wir sind nicht gerade am Äquator. Die Höhenlage spielt auch eine Rolle. Es ist nicht so, dass man auf der Zugspitze den eigenen Solarpark aufbauen muss, aber generell gilt: je höher, desto mehr Sonne.
Die klimatischen Bedingungen und Wetterverhältnisse sind auch wichtige Faktoren. In Deutschland haben wir ein gemäßigtes Klima, was bedeutet, dass wir nicht gerade in der Sahara sind, aber auch nicht im ewigen Eis der Antarktis. Wir haben ein bisschen von allem: Regen, Sonne, Schnee, und manchmal sogar alles auf einmal. Klar, an manchen Tagen kann man das Gefühl haben, dass der Himmel grauer ist als der Alltag eines Buchhalters, aber im Großen und Ganzen bekommen wir genug Sonne ab, um Photovoltaik zu einer lohnenden Investition zu machen.
Die Jahreszeiten haben einen großen Einfluss auf die Sonneneinstrahlung. Das bedeutet natürlich, dass Photovoltaikanlagen im Sommer mehr Energie produzieren als im Winter, aber sie arbeiten trotzdem das ganze Jahr über.
Und nun zur alles entscheidenden Frage: Wo in Deutschland ist der beste Ort, um eine Photovoltaikanlage zu installieren?
| Region | Durchschnittliche Globalstrahlung (kWh/m²) | Sonnenscheindauer (Stunden/Jahr) |
|---|---|---|
| Norddeutschland | 900 - 1.000 | 1.200 - 1.400 |
| Ostdeutschland | 1.000 - 1.100 | 1.400 - 1.600 |
| Westdeutschland | 1.100 - 1.200 | 1.600 - 1.800 |
| Süddeutschland | 1.200 - 1.300 | 1.800 - 2.000 |
Hier sind die Regionen mit den meisten Sonnenstunden:
- der Kaiserstuhl in Baden-Württemberg ist Deutschlands Sonnenkönig
- gefolgt von der Pfalz und dem Rheinland
Mit der heutigen Technik an Solarzellen, ist es aber überall in Deutschland möglich, wirtschaftlich interessente Photovoltaikanlagen zu errichten. Ihnen steht also der deutsche Sonnenschein für Ihre Energieversorgung ohne Hindernisse zur Verfügung!
Hilfreiche Links:
- Weitere Informationen zur Sonneneinstrahlung finden Sie auf der Website des Deutschen Wetterdienstes.
- Für detaillierte Forschungsergebnisse zur Messung der Sonneneinstrahlung empfehlen wir die Studie "DACHRad – Berechnung der direkten Sonneneinstrahlung in Deutschland, Österreich und der Schweiz" (Institut für angewandte ökologische Studien)
- Studie: "Sonne statt Flaute: Erneuerbare Energiequellen und ihre Grenzen in Deutschland" Axel Kleidon