Artikel über: Rentabilität und Energiemessung

Wie beeinflusst die Sonneneinstrahlung die Leistung?

Die Sonne strahlt kontinuierlich mit einer Leistung von etwa 1000 W/m2.



Nachdem sie eine Strecke von rund 150 Millionen Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km pro Sekunde zurückgelegt hat, erreicht die Sonnenstrahlung außerhalb der Erdatmosphäre eine Leistung von etwa 1367 W/m2, die als Solarkonstante bezeichnet wird.

Auf der Erdoberfläche, in einer Fläche, die senkrecht zu den Sonnenstrahlen platziert ist und sich auf Meereshöhe befindet, beträgt die maximale Sonnenleistung etwa 1000 W/m2.
Die auf eine Fläche wie ein Photovoltaikmodul auftreffende Sonnenstrahlung variiert im Laufe der Zeit aufgrund des Sonnenstands und der Wolkenbedeckung.

Eine unerschöpfliche Energie, die mühelos gewonnen werden kann.



In unserem Klima bringt uns die Sonne jährlich zwischen 950 kWh/m2 und 1200 kWh/m2 auf den Boden, was 100 bis 150 Litern Erdöl pro m2 entspricht!

Jahreszeitliche Schwankungen



Die an einem Ort empfangene Energiemenge ist im Laufe der Jahreszeiten ungleichmäßig verteilt. Sie variiert je nach Tag und Uhrzeit und wird von den Wetterbedingungen und dem Grad der Luftverschmutzung beeinflusst.

Hier ist eine monatliche Verteilung der jährlichen Globalstrahlung in Frankreich (Durchschnitt 2004–2012 - horizontale Fläche)

Die Sonne geht nicht im Osten auf und nicht im Westen unter.



Um den Einfluss der Sonne auf Ihre Station Sunology PLAY/CITY richtig zu verstehen und zu nutzen, ist es wichtig den Standort der Sonne am Himmel zu jeder Zeit zu kennen.

Die Position der Sonne am Himmel wird zu einem bestimmten Zeitpunkt durch ihre Höhe und ihren Azimut (der Winkel zum Süden) bestimmt. Durch die Kenntnis dieser Faktoren kann die Richtung der Sonnenstrahlung ermittelt werden und der Einfluss auf den Wirkungsgrad eines Solarenergiesystems berechnet werden.

Bei genauer Betrachtung des Sonnenwegs über den Himmel zu verschiedenen Jahreszeiten, insbesondere des Azimutwerts, stellt man fest, dass die gängige Aussage „Die Sonne geht im Osten auf und im Westen unter“ nicht ganz korrekt ist. Im Dezember zum Beispiel geht sie im Südosten auf und im Südwesten unter, während sie im Juni praktisch im Nordosten aufgeht und im Nordwesten untergeht. Dadurch ergeben sich im Dezember eine maximale Sonnenscheindauer von 7 Stunden und im Juni über 16 Stunden. Lediglich zu den Tagundnachtgleichen im Frühling und Herbst sind die Tages- und Nachtlängen gleich.

Was die Höhe der Sonne betrifft, so erreicht sie am 21. Juni um 12 Uhr (Weltzeit) einen Höchstwert von 62°, während sie am 21. Dezember um 12 Uhr nur 16° beträgt.

Die folgenden Grafiken zeigen die Höhe und den Azimut der Sonne in der Region Nord-Pas-De-Calais in Abhängigkeit von der Weltzeit für die Monate März, Juni, September und Dezember.

Den Neigungswinkel eines Solarmoduls einstellen, um den Ertrag zu maximieren.



Die Energiedichte, die eine Oberfläche wie ein Solarmodul erhält, hängt vom Winkel ab, den die Sonnenstrahlen mit dieser Oberfläche bilden. Wenn die Sonnenstrahlen parallel auf die Erde treffen, kann ein Solarpanel, das senkrecht zu diesen Strahlen positioniert ist, die maximale Energiedichte einfangen. Wenn das Solarmodul jedoch von dieser senkrechten Position abweicht, wird es weniger von den Strahlen beleuchtet.

Dieses Phänomen lässt sich am besten veranschaulichen, indem man sich vorstellt, dass die parallelen Sonnenstrahlen mit einer Handvoll Bleistifte symbolisiert werden, die man über ein Blatt Papier hält und mit den Spitzen nach unten zeigt. Die Markierungen, die von den Spitzen erzeugt werden, repräsentieren Energiepunkte. Wenn die Bleistifte senkrecht auf dem Blatt stehen, sind die Spitzen stark zusammengedrückt, was eine hohe Energiedichte pro Flächeneinheit bedeutet. Wenn man die parallelen Bleistifte jedoch neigt, verteilen sich die Spitzen und bedecken eine immer größere Fläche, was zu einer Abnahme der Energiedichte führt.



Die Tabelle unten zeigt die Prozentsätze des Lichts, das von einem Solarmodul bei verschiedenen Einfallswinkeln abgefangen wird. Dies ist gleichbedeutend mit der Rate der Verschlechterung der Photovoltaikproduktion im Vergleich zu einem Modul, dessen Winkel genau senkrecht zur Sonne steht.



Selbst wenn das Solarmodul nicht perfekt senkrecht zu den Sonnenstrahlen steht, kann es dennoch einen Großteil der maximalen direkten Strahlung einfangen. Ein Abstand von 25 % von der perfekten Senkrechten erzielt immer noch über 90 % der maximalen Strahlung.

Wenn du beispielsweise Solarpaneele mit einer Neigung von 30° auf Ihrem Dach installierst, maximierst du im September und März die von der Sonne empfangene Energie. Im Dezember und Juni verlierst du lediglich 6 % bzw. 10 % der maximalen Energiedichte.

Mit Sunology hast du die Flexibilität, den Neigungswinkel des Moduls das ganze Jahr über anzupassen, um dich optimalen Erträgen zu nähern, unabhängig von der Jahreszeit.

Die Gesamtstrahlung, die auf eine Fläche trifft und als einfallende Sonneneinstrahlung bezeichnet wird, setzt sich aus drei Komponenten zusammen:

Direkte Einstrahlung: Diese Komponente stammt direkt von der Sonne und wird beeinflusst, wenn die Sonne durch Wolken oder Hindernisse verdeckt ist.

Diffuse Strahlung: Diese Strahlung entspricht der vom Himmel kommenden gestreuten Energie, ohne direkte Sonneneinstrahlung. Bei einer tief stehenden Sonne am Horizont kann diese Komponente bis zu 50 % ausmachen, während sie bei einem vollständig bedeckten Himmel bis zu 100 % der gesamten empfangenen Strahlung betragen kann.

Reflektierte Strahlung: Dies ist die von der Umgebung, insbesondere vom Boden, reflektierte Strahlung. Der Reflexionskoeffizient, auch als "Albedo" bezeichnet, beeinflusst diese Komponente.


Die Energiemenge, die eine Fläche wie ein Solarmodul erhält, hängt von dieser Leistung, aber auch von der Dauer der Sonneneinstrahlung ab.

Sonnenenergie: ein unermessliches Potenzial



Die Energie, die die Erde von der Sonne erhält, ist enorm!


Auch wenn nicht die gesamte auf der Erde empfangene Sonnenenergie nutzbar ist, wird der Teil, der genutzt werden könnte, auf das Dreifache der weltweit verbrauchten Energie geschätzt.

Diese nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich scheinende Energie ist absolut umweltfreundlich: Bei ihrer Nutzung entstehen weder Abfälle noch umweltschädliche Emissionen.

Eine echte Chance für die Zukunft!

Aktualisiert am: 23/05/2024

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