Artikel aktualisiert am 24.06.2022 | von Karina Shepetunova | ca: 4 Min. zu lesen

Was ist Globalstrahlung und welche Rolle spielt sie für eine Photovoltaikanlage?

Für Sie als Besitzer einer Photovoltaikanlage ist vermutlich in erster Linie eines wichtig: Das Erreichen von maximaler Autarkie. Dafür ist es wichtig, so viel Strom mit der PV-Anlage zu erzeugen, wie nur irgend möglich. Neben den baulichen Voraussetzungen, wie Ausrichtung des Daches, der Dachneigung und dem Ausschluss von Verschattungsquellen, spielt die Lage des Hauses eine große Rolle für den Ertrag. Genau da kommt die Komponente „Natur“ ins Spiel.

Was ist Globalstrahlung und welche Rolle spielt sie für eine Photovoltaikanlage?
© U. J. Alexander – stock.adobe.com

Die natürlichen Einflüsse sind bei der Ausbeute einer Solaranlage nicht zu unterschätzen, denn ohne Sonne gibt es keinen Strom. Die Sonne als Licht- und Energiequelle strahlt nahezu konstant auf unseren Planeten, jedoch unterscheidet sich der Winkel der Sonneneinstrahlung, je nach Standort. Doch nicht nur der Einstrahlungswinkel ist hierbei ausschlaggebend, sondern auch die Qualität der Luft. Steht Ihr Haus mit der Photovoltaikanlage auf dem Land, in einer Stadt oder in der Nähe eines Industriegebiets? Für jeden dieser Standorte ergeben sich jeweils andere Rahmenbedingungen. All diese Bedingungen werden in einem Wort zusammengefasst: Globalstrahlung Die Globalstrahlung setzt sich aus zwei Strahlungsarten zusammen. Der Direktstrahlung und der Diffusstrahlung.

Direktstrahlung

Die Direktstrahlung ist recht einfach erklärt. Es ist die direkte Einstrahlung der Sonne auf die Erde in der sie ohne Hindernisse zu Ihnen und Ihrer Photovoltaikanlage gelangt. Also die Art von Strahlung, die Ihnen den höchsten Ertrag ermöglicht. Leider können Sie als Besitzer einer PV Anlage durchschnittlich nur mit einem Anteil von rund 50% dieser Strahlung rechnen.

Diffusstrahlung

Die andere Hälfte der Strahlung, welche durch die Photovoltaikanlage genutzt wird, ist die Diffusstrahlung. Strahlung die nicht direkt auf die Module der Anlage trifft.

Reflektionen in der Luft

Die Sonnenstrahlen können durch verschiedene Einflüsse abgelenkt werden. Damit sind zum Beispiel Wolken gemeint, welche aus Wassertropfen bestehen. Auch Rußpartikeln, welche sich in mal geringerer und mal höherer Konzentration in der Luft befinden, zählen dazu. Diese Teilchen in der Luft lenken die Sonnenstrahlen ab, so dass sie nicht in ihrem vorgegebenen Weg zur Erdoberfläche oder den Modulen der PV-Anlage gelangen können.

Reflektionen auf der Erde

Die Diffusstrahlung wäre an dieser Stelle so einfach erklärt gewesen, wenn da nicht noch mehr Faktoren eine Rolle spielen würden. Das Licht wird nicht nur durch Partikel oder Wassertropfen in der Luft reflektiert oder abgelenkt, sondern auch durch Schnee, welcher auf der Erde liegt. Andere Beispiele sind eine Regenwasserpfütze, das Halsband des Nachbarhundes, der an Ihrem Haus vorbeiläuft und sogar der Regenrinne am Haus gegenüber.

Somit kann bei vollkommen bewölktem Himmel die Diffusstrahlung auch aus 100% der, auf die PV-Module auftreffenden, Strahlung bestehen. Wird die Sonnenstrahlung reflektiert oder abgelenkt, ist sie somit beim Auftreffen auf die Module der Photovoltaikanlage nicht so stark wie bei einem direkten und hindernisfreien Weg. Dies mindert schlussendlich auch den Ertrag.

Der Standort

Befindet sich die Photovoltaikanlage in Höhe des Meeresspiegels, weit weg vom Äquator, dann ist der Weg, welchen die Sonnenstrahlen zurückzulegen haben viel größer, als wenn sich die Anlage direkt am Äquator auf einem hohen Berg befinden würde.

Je länger der Weg ist und je mehr Luft in der Atmosphäre zu durchqueren ist, um so geringer ist die Energie mit der das Licht auf die Module trifft. Dem entsprechend ist auch der Ertrag pro Quadratmeter geringer.

Allein im innerdeutschen Vergleich ist eine Abweichung von ca. 20% im Vergleich von Nord- (1000 kWh/m2) zu Süddeutschland (1200 kWh/m2) zu verzeichnen. In Spanien beträgt der Wert ca. 1650 kWh/m2, in Kenia 2400 kWh/m2 und in Großbritannien 900 kWh/m2.

Die Jahreszeit

Im Winter steht die Sonne, wie allgemein bekannt ist, tiefer als im Sommer. Dadurch ist der Weg der Sonnenstrahlen durch die Atmosphäre länger und der Winkel bei Eintreffen auf die Solarmodule kleiner. Zudem dehnen sich die Nächte im Winter mehr aus und somit ist die Wirkzeit der Sonne kürzer. Dementsprechend ist im Sommer auch der Anteil der Diffusstrahlung geringer als im Winter.

Fazit

Wie hoch der Ertrag aus der Solaranlage ist, hängt stark vom Standort ab. Zusätzlich spielt sowohl die Jahres- und Tageszeit eine Rolle, als auch das Wetter. Aus diesem Grund kann man nie exakt voraussagen wie hoch die Ausbeute aus einer PV-Anlage sein wird, jedoch kann man sie schätzen. Dafür hat der Deutsche Wetterdienst über viele Jahre Aufschreibungen gemacht und diverse Rechner und Karten erstellt, welche online verfügbar sind. Diese geben Ihnen einen Anhaltspunkt dafür, wie viel Strom Sie mit Ihrer Photovoltaikanlage zukünftig generieren können. Außerdem produziert eine PV-Anlage im Sommer immer mehr Strom als man tatsächlich benötigt. Im Winter hingegen ist es unter Umständen sogar notwendig Strom von öffentlichen Anbietern dazu zu kaufen,  um den Bedarf zu decken.

Mit einer Photovoltaikanlage und einem Stromspeicher in richtig dimensionierter Größe können Sie einen Autarkiegrad von ca. 80% erreichen. Das sind 80% Energie, die Sie nicht mehr kostspielig einkaufen müssen. Hier finden Sie einen Artikel zur Strompreisentwicklung.

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