Sonnenstunden Photovoltaik

Die direkt einfallende Sonnenstrahlung fällt direkt auf die Fotovoltaikanlage und ist die stärkste.

Bedecken Bewölkungen die Sonnenstrahlen oder wird das Sonnenlicht zurückgestrahlt, wird von einer indirekten oder diffusen Sonnenstrahlung gesprochen. Deren Leistung ist nicht mit direktem Sonnenlicht zu vergleichen, aber beim Betrieb einer Photovoltaik-Anlage leistet sie ihren Anteil am Gewinn. Für die Messung der solaren Strahlung ist der Einfallswinkel zwischen der Sonnenstrahlung und dem Solarmodul von Bedeutung, der sogenannte Einfallswinkel.

In Deutschland liegt die Solarstrahlung bei rund 1.000 Megawattstunden (kWh) pro qm und Jahr. Wie viel Solarstrahlung einfällt, hängt von der Wolkendecke, der Länge des Tages und der Meereshöhe ab. Darüber hinaus beeinflußt der durch die verschiedenen Saisons und geografischen Breitengrade bestimmte Stand der Sonnenstrahlung die Sonnenintensität und damit die Erträge der Photovoltaik-Anlage.

In Deutschland liegt die Zahl der Sonnenstunden bei rund 1.300 bis 1.900 pro Jahr. Ein Jahr hat zum Beispiel 8.760 Zeitstunden. Sonnenstunden sind die jährlichen Sonnenstunden, in denen die Sonnenstrahlen unmittelbar auf die Oberfläche der Erde treffen, ohne von der Wolke überdeckt zu werden. Genaue Angaben zu Ihrer Gegend, auch in Hinblick auf die solare Strahlung, finden Sie auf den Internet-Seiten des DWD.

Wie viele Sonnenstunden sich eine Solaranlage rechnet, ist nicht ganz sicher. Zahlreiche Einflussfaktoren wie Anlagennennleistung, Neigung, Dachausrichtung und Beschattung bestimmen den Wirkungsgrad der Solaranlage. Im Prinzip reichen jedoch die solare Einstrahlung und die Zahl der Sonnenstunden in Deutschland aus, um mit einer Fotovoltaikanlage einen Umsatz zu erzielen.

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Photovoltaik: Sonnenstunden & Sonneneinstrahlung

Inwiefern ist die Sonneneinstrahlung hoch? Wie sieht eine sonnige Stunde aus? Inwiefern kann der Gewinn einer Photovoltaikanlage auf der Grundlage der Sonnenstunden errechnet werden? Unter der globalen Strahlung ("Sonnenstrahlung") wird die Sonnenenergie in Kilowattstunden pro m2 und Jahr verstanden. Für Deutschland sind rund 1000 bis 1.100 kWh/m2a Sonneneinstrahlung zu erwarten. Die World Meteorological Organization (WMO) nennt die Sonnenscheinstunde eine 1-stündige Sonneneinstrahlung, die bei einer Strahlungsintensität von 120 W/m2 liegt.

Deutschland erwartet im Schnitt rund 1.550 Sonnenstunden pro Jahr. Ausgehend von den Sonnenstunden ergibt sich bei der Ermittlung des Solarertrages ein Minimalwert, bei der globalen Strahlung ein Maximalwert, da die jeweiligen Standortgegebenheiten nicht betrachtet werden. Inwieweit sind die Sonneneinstrahlung und die Strahlintensität hoch? Die Potenziale der Sonnenenergie als regenerative Energienutzung sind enorm: Im Laufe eines Jahres landen eine Energieressource von etwa 1,5 x 1018 Kilowattstunden (kWh) auf der Erdoberfläche.

Somit liefert die Sonneneinstrahlung zehnmal so viel Strom wie im Referenzjahr benötigt wurde. Bei einer durchschnittlichen Sonnenintensität von etwa 1.367 W/m2 an der Begrenzung der Atmosphäre liegt die durchschnittliche Sonneneinstrahlung ohne Dämpfung auf der Masse. Allerdings fällt nur ein Teil dieser Sonneneinstrahlung auf die Oberfläche der Erdkugel - und damit auf die dort installierte Photovoltaikanlage.

Weil ein Teil der Sonneneinstrahlung und damit auch ein Teil der Solarenergie von der Erdatmosphäre verstreut und reflektiert wird, besser: von den fest suspendierten Partikeln wie z. B. Kristallen und Eisstaub oder Flüssigsuspensionen sowie von den Gaskomponenten. Die restliche radioaktive Energie gelangt durch die Luft an die Oberfläche.

Beim Durchgang durch die Erdatmosphäre gehen etwa 30% der Strahlen durch Reflektion, Verteilung und Absorbierung verloren, so dass etwa 70% der außerirdischen Sonnenstrahlung die Oberfläche der Erde erreicht. Man kann diesen Teil, die so genannte globale Bestrahlung, in unmittelbare und streuen. Bei der direkten Sonneneinstrahlung kommt die Diffusstrahlung aus der ganzen Hemisphäre des Himmels mit Ausnahmen der Lichtscheibe und verursacht keinen Nachteil.

Hier können Sie 5 Gratisangebote für Ihre neue Photovoltaik-Anlage anfordern! Wofür steht der Ausdruck "Sonnenstunde"? Im Unterschied zur globalen Strahlung ist die Dauer des Sonnenscheins ("Sonnenscheinstunde") eine leicht zu meßbare Größen: Sie ist ein Maß für die Dauer des Sonnenscheins: Der Monatsdurchschnitt der Sonneneinstrahlung gibt die Anzahl der Sonnenstunden an, in denen die Strahlung im Schnitt in einem Kalendermonat pro Tag mit einer gewissen Stärke auftritt.

Wie viele Sonnenstunden es gibt, ist anders definiert: Bei der theoretischen, astronomischen Sonneneinstrahlung handelt es sich um eine Theoriedauer, bei der die Luft eindeutig als wolkenfrei und wolkenfrei eingeschätzt wird, so dass Sonneneinstrahlung an einem Platz möglich ist, ohne durch Berge am Horizonthimmel behindert zu werden. Die Anzahl der Sonnenstunden hängt vom Standort und der Zeit ab.

Eine Lage in den Bergen oder hügeligem Land reduziert die Anzahl der Sonnenstunden durch den so genannten Landschaftshorizont. Damit ist die eigentliche Sonneneinstrahlung wesentlich geringer als die der theoretischen. Definitionsgemäß ist dies der Zeitraum, in dem die zur Sonneneinstrahlung senkrechte Sonneneinstrahlung mind. 120 W/m2 betragen muss. Die effektive Einstrahlungsdauer hängt im Wesentlichen von der Klimazone ab, in der sich der Aufstellungsort einer PV-Anlage befindet.

Der Prozentsatz der relativen Sonneneinstrahlung ist dagegen der Prozentsatz der tatsächlich erreichbaren Einwirkungsdauer. So können mit ihrer Unterstützung die Sonneneinstrahlung in verschiedenen Bereichen verglichen werden. Die World Meteorological Organization (WMO) hat eine einstündige tatsächliche Sonneneinstrahlung (siehe oben) als Solarstunde definiert, die einer Strahlungsintensität von 120 W/m2 entspricht. Dies bedeutet, dass selbst wenn es für eine knappe Zeitspanne von einer Minute leicht trüb ist, die 60 Minuten Sonneneinstrahlung als Solarstunde erfasst werden.

Die mittlere Jahres-Sonneneinstrahlung liegt in Deutschland je nach Standort zwischen 1300 und 1900 Std. pro Jahr, im Durchschnitt 1550 Std. pro Jahr. Können Sonnenstunden in Kilowattstunden Sonnenstrom umgewandelt werden? Zur Berechnung der Sonneneinstrahlung pro Jahr und des kWh-Solarertrages einer PV-Anlage aus den Sonnenstunden können folgende theoretische Berechnungsschritte durchgeführt werden (Beispielrechnung: 5 kWp PV-Anlage entsprechen rund 30 m2 Solarsystemfläche mit Modulwirkungsgrad von 15%):

Dieses Resultat ist jedoch sehr fehlerhaft und bezeichnet nur den kleinstmöglichen Sonnenstromertrag in Kilowattstunden, da nach der oben genannten Sonnenstundendefinition eine Stunde als Sonnenstunde gilt, wenn ein Strahlungswert von 120 W/m2 erreicht wird. Die Abstrahlwerte einer Solarstunde sind in der Realität jedoch weit darüber hinausgehend. Deshalb ist es besser, die globale Strahlung zu nutzen, um den ungefähren PV-Leistungsertrag einer Solarsystem pro Jahr zu berechnen:

Weil die Dauer von Sonnenschein und Erdstrahlung jedoch keine kleinräumigen Zusammenhänge wie die Inklination und Orientierung der PV-Anlage oder die Beschattung beinhaltet, sind die so ermittelten Mittelwerte nicht dazu geeignet, den solaren Ertrag einer PV-Anlage auf der Grundlage der mittleren Bestrahlungsleistung einer Solarstunde zu bestimmen. Deshalb ist auch eine Umrechnung der Sonnenstunden nicht zwingend erforderlich.

Allerdings ist es sinnvoll, den solaren Ertrag verschiedener PV-Systeme an verschiedenen Orten in Kilowattstunde pro m2*Sonne untereinander zu messen. Anders als die Sonnenstunden beschreiben die Vollaststunden die Zeit, für die eine Solarsystem bei Bemessungsleistung zu betreiben wäre, um innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens, in dem auch Betriebsunterbrechungen oder Mittellastbetrieb auftreten können, die gleichen elektrischen Arbeiten wie das System durchzuführen.

Für Photovoltaiksysteme schwankt die Volllastzeit deutlich schneller als für andere Techniken und erreicht in Süddeutschland bis zu 1300 Stunden Volllast pro Jahr.

"Photovoltaik: Sonnenstunden & Solarstrahlung" wurde zuletzt am 14.05.2018 angepasst.