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Der Breitengrad in der Solartechnik

Flensburg in Schleswig Holstein: 54.7819° Breite und 9.43666° Länge. Was bedeuten diese Angaben und hat es Einfluss auf den Ertrag in der Solartechnik? Flensburg im Norden Deutschlands liegt nach diesen Angaben auf dem 54. Breitengrad oder 54 Stunden vom Äquator entfernt, wobei der Nordpol den 90. Breitengrad innehat. Die Stadt München weiter im Süden hingegen liegt auf dem 48.1367 Breitengrad, Dortmund im Ruhrgebiet eher mittig bei 51.5161°.

Südlich des Äquators wechselt das Vorzeichen hingegen ins Negative: Der geographische Südpol steht somit stellvertretend für den einen Breitengrad von -90° ist somit genau 90 x 111,32 = 10018,8 Kilometer vom Äquator entfernt. Bereits im Mittelalter konnten Seefahrer in der nördlichen Hemisphäre ihren Breitengrad relativ einfach bestimmen, da er abhängig von Position durch die Messung des Winkels zwischen dem Horizont und dem Polarstern relativ exakt zu ermitteln ist. Am Äquator steht der Polarstern knapp über dem Horizont (null Grad), während der Stern in Nähe des Nordpols senkrecht steht.

Analog zur geographischen Breite existiert die geographische Länge ("Längengrad") zur exakten Bestimmung einer Position auf der Erde. Der Nullmeridian im englischen Greenwich bei London markiert das Äquivalent zum horizontalen Äquator und markiert die Nulllinie in vertikaler Richtung. Der Breitengrad der Stadt Greenwich ist 51° und damit auf der geographischen Höhe von Dresden in Sachsen.

Solarstrahlung Deutschland in kWh/m2
Solarkarte: Quelle: JRC European Commission

Der Breitengrad ist eine maßgebliche Größe zur Prognose des zu erwartenden Solarertrags und der Rentabilität, sowohl bei thermischen Solaranlagen für Wärme als auch bei Photovoltaik-Anlagen für Solarstrom.

Im Süden Deutschlands ist die Intensität der Sonnenstrahlung etwas höher als im Norden der Republik. Regionale Unterschiede liegen jedoch nicht nur im Breitengrad, sondern auch in der allgemeinen Wetterlage und Wolkenbildung in der jeweiligen Region begründet.

In der Solarthermie ist oftmals insbesondere in den weniger sonnigen Monaten ein besonders hoher Wärmebedarf erwünscht, während in der Solartechnik der Photovoltaik und deren Solaranlagen vielmehr absolute Jahreserträge für eine hohe Einspeisevergütung zählen.

 

Strahlungsintensität in den Breitengraden Deutschlands

Die alltägliche Strahlungsintensität in den Breitengrad Deutschlands hängt stark von der Jahreszeit ab: In den wenig sonnigen Wintermonaten liegt sie bei lediglich bei ca. 600 W/m2, während im Hochsommer tagsüber 5000 W/m2 auf Deutschland niedergehen. Die auf der Solarkarte angegebene Strahlungsintensität spiegelt insofern einen Jahresmittelwert wieder. Ein interessanter Vergleich der Strahlungsintensität in Mitteleuropa findet zudem im Artikel über die Globalstrahlung im Solar-Lexikon.

Sowohl die Photovoltaik zur Stromerzeugung als auch die Solarthermie für Wärme zum Duschen und Heizen lassen sich in allen Breitengraden Deutschlands rentabel betreiben. In höheren Breitengraden nimmt die Strahlungsintensität zwar ab, jedoch profitieren diese Gegenden durch andere Faktoren und klimatische Einflüsse wie einer geringeren Schneelast. In Summe dürften Nachteile aufgrund der geographischen Breite dadurch kompensiert werden dürfen.

Vor-Überlegungen zur Solarthermie

Solarkollektor Aqua Plasma
Vakuum-Röhrenkollektor

Der Bedarf an Wärme ist in unseren Gefilden bekanntlich ausgerechnet dann am größten, wenn zugleich die Sonne nur für wenige Stunden über dem Horizont erscheint. Im Hochsommer bleibt die Heizung nach der Installation einer Solaranlage in aller Regel komplett ausgeschaltet. Die benötigte Wärme für die Warmwasser-Bereitung wird dann durch die Sonne bereitgestellt. Im Winter und in den Übergangsmonaten des Herbstes und des Frühlings kommt deutlich weniger Sonnenlicht und Solarenergie auf den Absorber der Solarkollektoren an. Folglich sollte ein möglichst hoher Anteil der eintreffenden Wärme energetisch verwertbar sein. Um möglichst auch in den weniger sonnigen Monaten einen möglichst hohen Solarertrag erwirtschaften zu können, empfiehlt sich in der Solarthermie der Einsatz von besonders effizienten CPC Vakuum-Röhrenkollektoren in unseren Breitengraden. Ein solcher Solarkollektor mit reflektierenden CPC-Spiegeln holt auch noch das letzte Quäntchen Energie aus dem Sonnenlicht und vermag es in nutzbare Solarwärme für die solare Warmwasser-Bereitung und solare Heizungsunterstützung umzuwandeln.

In südlichen Ländern und deren Breitengraden strahlt die Sonne jedoch so intensiv, dass meist auf weniger gut isolierte, aber günstige Soalranlagen mit Flachkollektor oder Thermosiphon zurückgegriffen wird.

Die optimale Ausrichtung von Solaranlagen in unseren Breitengraden empfiehlt einen Neigungswinkel oder Dachneigung, bzw. eine zusätzliche Aufständerung einen zwischen 30 und 55° in Neuberend (Schleswig Holstein). Ein paar Grad Unterschied bewirken höhere solare Erträge bei Solaranlagen zu bestimmten Jahreszeiten. Der Winkel und kann relativ einfach über einen anderen Neigungswinkel und einer Aufständerung für einen höheren Solarertrag korrigiert werden. Fragen Sie einen kompetenten Fachbetrieb für Solartechnik; er analysiert anhand der örtlichen Gegebenheiten von Dach, Verschattung und Haus, sowie anhand Ihres Verbrauch-Profils optimal ausgerichtete Solarwärme-Anlagen.

Solar Lexikon