Was ist Globalstrahlung?
Die Globalstrahlung bezeichnet einen Teil der Sonnenstrahlung, der horizontal auf die Erdoberfläche trifft. Sie setzt sich aus der Summe der direkten und diffusen Strahlung zusammen und wird mittels Pyranometern in Watt pro Quadratmeter gemessen.
In Deutschland beträgt das durchschnittliche Jahresmittel etwa 133,67 W/m² bzw. 1171 kWh/m². Mit zunehmender Nähe zum Äquator steigt die Globalstrahlung an.
Für Photovoltaikanlagen ist insbesondere die jährliche Gesamtsumme der Globalstrahlung von Bedeutung, da sie die Leistung von Solarpanelen beeinflusst.
Direkte Strahlung Die direkte Strahlung bezeichnet den Teil der Sonneneinstrahlung, der unmittelbar auf die Erdoberfläche trifft. Dieser Anteil wird hauptsächlich durch Streuung, Reflexionen und Absorption innerhalb der Atmosphäre vermindert.
Innerhalb der Atmosphäre beträgt die Intensität der direkten Strahlung etwa 1340 W/m². An der Erdoberfläche reduziert sich dieser Wert auf ungefähr 1000 W/m², wobei bereits die diffuse und reflektierte Strahlung in diesem Wert enthalten sind.
Diffuse Strahlung
Die diffuse Strahlung umfasst den Teil der Sonneneinstrahlung, der nicht direkt von der Sonne ausgesendet wird. Auf dem Weg zur Erdoberfläche kommt es zu Absorption von Strahlungsanteilen und Streuung durch Wolken, Aerosole, Luftmoleküle und Partikel in der Atmosphäre.
Die Streuung führt zu einer Richtungsänderung der Strahlung, und bei diffuser Strahlung ist es nicht möglich, eine spezifische Strahlungsrichtung anzugeben.
Einflussfaktoren auf die Sonnenintensität
Es gibt zahlreiche Einflussfaktoren, die die Intensität der Globalstrahlung beeinflussen und erheblich beeinflussen.
Luftmoleküle und Aerosole in der Atmosphäre gehören zu den Hauptfaktoren, die die Solarstrahlung schwächen. Zusätzlich dazu wird die Strahlung auch durch Wasserdampf oder Kohlendioxid absorbiert und abgeschwächt.
Weitere entscheidende Faktoren, die beeinflussen, ob und in welchem Maße die Solarstrahlung reduziert wird, sind:
Der Stand der Sonne: Dies bestimmt die Länge des Weges von der Atmosphäre bis zur Erdoberfläche.
Wetterphänomene am jeweiligen Standort beeinflussen Streuung, Reflexion und Absorption.
Die Standorthöhe: Eine dünnere Luftschicht führt zu erhöhter Streuung, Absorption und Reflexion.
Die Luftverschmutzung am Standort.
Diese Faktoren führen zu folgenden Zusammenhängen: Aufgrund des steileren Sonnenstands in Äquatornähe und somit eines kürzeren Strahlungswegs nimmt die Globalstrahlung in dieser Zone zu.
Aus dem gleichen Grund ist die Globalstrahlung im Winter geringer als im Sommer, und morgens sowie abends ist sie ebenfalls geringer als mittags. Daher ist die Globalstrahlung in niedrigeren Lagen geringer als in höheren Lagen.
Globalstrahlung in Deutschland Die Jahressumme der Globalstrahlung in Deutschland liegt etwa zwischen 900 und 1.200 kWh/m². Zum Vergleich: In Spanien beträgt diese Summe etwa 2000 kWh/m².
Innerhalb Deutschlands gibt es ebenfalls Unterschiede. Die höchsten Werte finden sich typischerweise im Nordosten und Süden, während sie im restlichen Land etwas niedriger ausfallen.
Globalstrahlung und der Einfluss auf Photovoltaik
Die Globalstrahlung spielt eine entscheidende Rolle für Photovoltaikanlagen, da sie den potenziellen Ertrag, die Wirtschaftlichkeit und Amortisation beeinflusst.
Bei der Planung einer Photovoltaikanlage wird die Globalstrahlung daher berücksichtigt, und entsprechende Daten werden von der EU bereitgestellt. Mithilfe dieser gemessenen Werte werden Faktoren wie Neigungswinkel oder Jahresertrag bestimmt.
Da es bei jeder Photovoltaikanlage Verluste von etwa 17 Prozent gibt, müssen diese von der Gesamtsumme der Globalstrahlung abgezogen werden, um den realistischen Ertrag zu ermitteln.
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