Globalstrahlung

Als Globalstrahlung wird der Teil der Sonnenstrahlung bezeichnet, der, bezogen auf eine bestimmte ebene Fläche, am Boden ankommt.

Gemessen wird die Globalstrahlung mit sogenannten Pyranometern. Sie wird ausgedrückt in W/m2. Wichtig für die Photovoltaik ist vor allem die Jahressumme der Globalstrahlung, die in Kilowattstunden pro Quadratmeter pro Jahr, kWh/m2, ausgedrückt wird.

Die Globalstrahlung setzt sich zusammen aus zwei Komponenten mit verschiedenen Anteilen:

• der direkten Strahlung, also der Solarstrahlung, die auf direktem Weg auf die Erde auftritt;
• der diffusen Strahlung, das ist der Strahlungsanteil, der durch Streuung der Solarstrahlung sowie durch Reflexion entsteht.

Die Solarstrahlung, die auf die Erdatmosphäre trifft, beträgt durchschnittlich 1368 W/m2. Nun wird die solare Strahlung aber auf dem Weg durch die Atmosphäre an Luftmolekülen und Aerosolen gestreut, außerdem zum Beispiel von Wasserdampf oder Kohlendioxid adsorbiert und damit deutlich schwächer.

Entscheidend dafür, wie stark die Solarstrahlung hierbei vermindert wird, sind

• der Sonnenstand, weil dieser die Länge des Weges von der Atmosphäre bis zur Erdoberfläche bestimmt;
• die Wetterphänomene am Standort, da hierdurch Streuung, Reflexion und Adsorption beeinflusst werden;
• die Höhe des Standorts, da eine weniger dicke Luftschicht zu Streuung, Adsorption und Reflexion führt und
• die Luftverschmutzung am Standort.

Daraus ergeben sich folgende Zusammenhänge:

• Die Globalstrahlung nimmt mit zunehmender Äquatornähe zu (der Weg von der Atmosphäre bis zur Erdoberfläche ist durch den steileren Sonnenstand kürzer).
• Aus dem gleichen Grund ist die Globalstrahlung im Sommer größer als im Winter und mittags größer als morgens oder abends.
• Zudem ist die Globalstrahlung in Höhenlagen größer als in tiefen Lagen.

Die Globalstrahlung beträgt in Deutschland durchschnittlich 100 bis 130 W/m2, woraus sich eine Jahressumme von durchschnittlich 900 bis 1.200 kWh/m2 ergibt.

Dabei sind die höchsten Werte im Nordosten und im Süden zu finden. Zum Vergleich: In Spanien etwa liegt die Globalstrahlung bei durchschnittlich 230 W/m2.

Die Globalstrahlung ist für die Photovoltaik der Faktor, der den möglichen Ertrag und damit weitere Punkte wie die Wirtschaftlichkeit, Amortisation etc. beeinflusst.

Die Globalstrahlung wird auch für die Auslegung von Photovoltaikanlagen herangezogen. Entsprechendes Kartenmaterial wird z.B. von der EU zur Verfügung gestellt.

*Lizenz: CC BY-SA 3.0