Photovoltaik Sonneneinstrahlung - Große Bedeutung für Leistungsgrade der Photovoltaikanlagen

Die Sonne ist der Energielieferant schlechthin für jede Photovoltaikanlage. Die Sonneneinstrahlung muss optimal ausfallen, damit die gewünschten Leistungsgrade erreicht werden können. Je besser ausgerichtet die Photovoltaikanlage ist, desto höher sind die Erträge, die mit selbiger erzielt werden können. Denn durch die gezielte Ausrichtung kann die Sonne länger auf die Solarmodule der Photovoltaikanlage treffen und diese können so mehr Energie von der Sonne aufnehmen. Ohne Sonne also nur geringe Leistungen bei der PV-Anlage.

Direkte und indirekte Sonneneinstrahlung wirken sich unterschiedlich aus

Eine klare Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit hat auch die Form der Sonneneinstrahlung. Dabei wird zwischen zwei Varianten unterschieden:

• Direkte Sonneneinstrahlung
• Indirekte Sonneneinstrahlung

Direkte und diffuse Sonneneinstrahlung sind in der Summe Globalstrahlung

In der Summe werden diese beiden Strahlungsarten als Globalstrahlung bezeichnet. Dabei machen die direkte und indirekte Sonneneinstrahlung jeweils 50% der Globalstrahlung im jährlichen Mittelwert aus.

Von der direkten Sonneneinstrahlung spricht man immer dann, wenn die Sonne direkt ohne jegliche Verschattung auf die Solaranlage auftrifft. Die direkte Sonneneinstrahlung ist natürlich besonders kräftig und bringt deshalb sehr hohe Erträge mit sich.

Die indirekte Sonneneinstrahlung dagegen kommt weitaus häufiger vor. Von ihr ist die Rede, wenn die Sonne von Wolken verdeckt wird oder ihr Licht reflektiert wird. Dann trifft sie indirekt auf die Photovoltaikanlage, was schließlich dazu führt, dass weniger Energie bei der Anlage ankommt. Trotzdem die indirekte Sonneneinstrahlung weitaus weniger Kraft hat, als die direkte Einstrahlung, ist sie gerade in Deutschland, wo oft bedeckter Himmel vorherrscht, ein wichtiger Faktor bei der Ertragsgewinnung.

Überdies ist zu berücksichtigen, wie der Einstrahlwinkel ist, da auch dieser darüber entscheidet, welche Erträge mit der Anlage erzielt werden können. Der Einstrahlwinkel ändert sich je nach Tages-, aber auch Jahreszeit. Er kann durch eine leichte Neigung der Solarmodule optimiert werden.

Sonneneinstrahlung in deutschen Städten

In unserer Datenbank für Sonneneinstrahlungsdaten können Sie nach jeder belieben Stadt in Deutschland suchen. Sie erhalten eine graphische sowie tabelarische Auswertung über die Globalstrahlung, direkte Sonneneinstrahlung sowie die diffuse Sonneneinstrahlung für die jeweilige Stadt angezeigt.

Detailliertere Informationen zur Sonneneinstrahlung in deutschen Städten befinden sich auf unseren Stadtseiten.

Die Sonneneinstrahlung in Deutschland

Globalstrahlung in der Bundesrepublik Deutschland @ Deutscher Wetterdienst

In Deutschland geht man im Schnitt von einer jährlichen Sonneneinstrahlung von 1.000 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter aus. Allerdings sind die Schwankungen zwischen Sommer- und Winterhalbjahr enorm. Im Sommer werden Werte bis zum Fünffachen der Sonneneinstrahlung im Winter erreicht. Überdies ist die Sonneneinstrahlung stark abhängig von weiteren Faktoren, wie Bewölkung, Länge des Tages und Höhenlage über dem Meeresspiegel. Dabei gilt, dass der Sonnenstand abhängig ist von den Jahreszeiten und der geographischen Breite. Dadurch wird auch die Intensität der Sonneneinstrahlung beeinflusst, die sich in direkter Weise auf die Leistung der gesamten Anlage auswirken kann.

Bei den Sonnenstunden kann man im Durchschnitt von 1.300 bis 1.900 Stunden jährlich ausgehen. Ein Jahr hat allerdings 8.760 Stunden, so dass nur knapp 20 Prozent des Jahres durch Sonnenstunden geprägt sind. In Süddeutschland werden dabei die höchsten Werte an Sonnenstunden erreicht, in Mittel- und Norddeutschland nehmen diese Werte dagegen deutlich ab. Auf den Seiten des Deutschen Wetterdienstes können die genauen Werte für die eigene Region ermittelt werden.

Sonneneinstrahlung in den einzelnen Monaten

Wie bereits deutlich wurde, verändert sich die Intensität, aber auch die Form der Sonneneinstrahlung über das Jahr deutlich. Deshalb soll an dieser Stelle eine kurze Auflistung der Sonneneinstrahlung nach einzelnen Monaten erfolgen. Dabei können diese Daten jedoch nur ungefähre Werte zeigen, weshalb wir eine prozentuale Aufstellung vorgenommen haben:

Die höchsten Werte der Sonneneinstrahlung werden also in den Monaten Mai bis August erreicht. Aber entgegen der allgemeinen Annahmen entstehen auch von November bis Februar nicht zu unterschätzende Sonnenstunden, die die Photovoltaikanlage entsprechend nutzen kann.

Berechnungen im Jahresdurchschnitt

Im Folgenden soll aufgezeigt werden, wie hoch die Erträge im Jahresdurchschnitt sind. Auch hier gilt: Es können nur ungefähre Werte angegeben werden.

Es zeigt sich also, dass nicht nur die Sonneneinstrahlung selbst, sondern auch die genaue Ausrichtung des Dachs, sowie der Standort, die Größe der Photovoltaikanlage und die Dachneigung entscheidend für die Erträge sind. Allerdings gelten diese Werte nur für Dachanlagen, die ab 2012 errichtet wurden. Aufgrund sinkender Förderungen für die solare Energie kann es in den nächsten Monaten zu weiteren Einschnitten bezüglich der Erträge kommen.

Erträge unterscheiden sich je nach Klimazone

Die Erträge einer Photovoltaikanlage hängen in hohem Maße von der Sonneneinstrahlung ab. Das lässt im Umkehrschluss die Auffassung zu, dass in sonnenreichen Regionen höhere Erträge erzielt werden können. Beispielhaft soll dies im Folgenden erläutert werden. Dabei geht man von einer installierten Leistung von einem kWp, sowie einem geschätzten Systemverlust von 14 Prozent aus. Kristalline Silicon-Solarzellen, sowie eine in Gebäude integrierte Anlage werden dabei berücksichtigt. Die Neigung beträgt 35 Grad.

Es wird also schnell klar, dass die Erträge, die eine Photovoltaikanlage mit sich bringt, sehr stark abhängig davon sind, wo die Anlage gebaut wird. Im Übrigen ergibt sich ein völlig anderes Bild, wenn eine Freiflächenanlage gewählt wird. Geht man hier von den gleichen Voraussetzungen, wie oben angegeben aus, so entstehen folgende Werte:

So zeigt sich deutlich, wie unterschiedlich die Sonneneinstrahlung sich gestaltet, wenn verschiedene Klimazonen, aber auch verschiedene Anlagen zugrunde gelegt werden. Diese Listen könnten zum Vergleich von verschiedenen installierten Leistungen und ähnlichen natürlich unendlich fortgeführt werden. Doch wird jetzt bereits deutlich, dass es bei der Berechnung des Photovoltaik-Ertrags einiges zu beachten gilt.

Sonneneinstrahlung für ganz Europoa

Auf den Seiten des Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) können Einstrahlungskarten für ganz Europa eingesehen werden. Zudem wird über das Potenzial von Photovoltaik in den einzelnen Regionen Aufschluss gegeben. Weiter zum PVGIS.