Eine Photovoltaikanlage wandelt die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie um. Wieviel Strom eine PV-Anlage produzieren kann, hängt unter anderem von der Menge der solaren Strahlung ab, die auf die Solarmodule trifft und mit welchem Winkel die Strahlen auf die Anlage treffen sowie von der Dauer der Strahlung. Diese Menge ändert sich also im Tages- und Jahresverlauf und sie ist auch von Ort zu Ort unterschiedlich. Die nutzbare Strahlungsenergie wird auch Globalstrahlung genannt.
Globalstrahlung
Die Globalstrahlung wird definiert als die Menge Strahlung, die in einem Jahr auf einen qm Fläche trifft.
Allerdings kommt nicht die komplette Solarstrahlung auf der Erdoberfläche an, die Atmosphäre, Wolken, Luftverschmutzung absorbieren einen Teil der Strahlung, dazu reflektieren und streuen sie einen weiteren Teil. Die Globalstrahlung wird deshalb auch in direkte und diffuse Strahlung unterteilt, die im Laufe des Jahres durchschnittlich jeweils rund die Hälfte der Globalstrahlung ausmachen.
Der jeweilige Anteil ist ebenso wie die Globalstrahlung selbst abhängig von der geografischen Breite, der Höhe über dem Meer, vom Sonnenstand, der je nach Tages- und Jahreszeit variiert, vom Wetter (Bewölkung) und auch von der Luftverschmutzung.
Durchschnittlich beträgt die Globalstrahlung in Deutschland 1050 kWh/m² pro Jahr. Die Globalstrahlung ist eine wichtige Größe bei der Dimensionierung und Planung einer Photovoltaikanlage, denn sie bestimmt, wie viel Strom eine PV-Anlage produzieren kann.
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Einstrahlungskarte
Je höher die Globalstrahlung, desto mehr Energie kann mit der PV-Anlage produziert werden. Um zu erfahren, wie hoch die Globalstrahlung am jeweiligen Standort ist, lohnt ein Blick auf eine Karte der Globalstrahlung in Deutschland, die vom Deutschen Wetterdienst herausgegeben wird.
Diese Einstrahlungskarte zeigt deutlich, dass im Süden Deutschlands die Globalstrahlung höher ist und damit auch bessere Erträge mit Solaranlagen erreicht werden können. Deutlich zu sehen ist auf der Einstrahlungskarte, dass im Süden die Strahlungswerte höher liegen als im Norden und auch im Osten höher als im Westen. Im Süden ist die Einstrahlung dank trockeneren, kontinentaleren Klimas höher, im Westen durch wolkige Wetterlagen bestimmt. Laut den Aufzeichnungen des Deutschen Wetterdienstes nimmt die Globalstrahlung zu. Während sie in den Jahren von 1983 bis 1990 noch bei durchschnittlichen 1014 kWh/m²a lag, stieg sie von 1990 bis 2010 auf 1114 kWh/m²a.
Durchschnittliche Werte für Deutschland sind für den jeweiligen Standort also wenig aussagefähig, die Unterschiede von Ort zu Ort können groß sein. So können die Unterschiede im Jahresdurchschnitt durchaus bis zu 200 kWh/m² pro Jahr betragen. Wichtig für den Ertrag einer Photovoltaikanlage ist aber auch die Anzahl an Sonnenstunden am jeweiligen Standort. Die Sonnenscheindauer umfasst die Sonnenstrahlung für einen bestimmten Zeitraum. So ist die Sonnenscheindauer durch die Tageslänge bestimmt. Im Sommer kann die Sonnenscheindauer bei maximal 17 Stunden liegen, im Winter bei gut 7 Stunden. Auch die Sonnenscheindauer unterscheidet sich zwischen Nord- und Süddeutschland erheblich. In Norddeutschland sind die Tage im Sommer länger und im Winter kürzer als in Süddeutschland.
Die Sonnenstrahlung am jeweiligen Standort hat also durchaus Einfluss auf die Planung der Photovoltaikanlage – eine Anlage in Süddeutschland wird mit weniger Solarmodulen auskommen, um dieselbe Menge an Solarstrom zu erzeugen wie eine größere Anlage im Norden Deutschlands. Natürlich kommen weitere Faktoren hinzu, die den Ertrag der PV-Anlage beeinflussen (Ausrichtung, Neigung etc.).
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Fazit
Die Globalstrahlung, die sich aus direkter und diffuser Strahlung zusammensetzt, beeinflusst weltweit die Höhe der Erträge, die mit einer Photovoltaikanlage erzeugt werden können. Je näher zum Äquator, umso höhere Erträge sind möglich. Auch für Deutschland gilt: Im Süden sind höhere Erträge bei gleicher Größe der Photovoltaikanlage möglich als im Norden. Die durchschnittlichen Werte für Deutschland sind auf den Einstrahlungskarten des Deutschen Wetterdienstes ersichtlich. Die langjährigen Messungen des Deutschen Wetterdienstes zeigen, dass die Globalstrahlung in Deutschland leicht zunimmt.
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