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Globalstrahlung

Erklärung der Globalstrahlung: Direkte und Diffuse Strahlung

Die Globalstrahlung ist eine für die Solarenergie wichtige Strahlung, welche in der Regel in Watt pro Quadratmeter, als Jahressumme in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr oder als Tagessumme mit Kilowattstunden pro Quadratmeter und Tag angegeben wird. Die Globalstrahlung fasst die Direktstrahlung und die Diffusstrahlung, welche auf einer Empfangsfläche auf der Erdoberfläche auftreffen, zusammen. Die Diffusstrahlung ist dabei die Strahlung, die durch Streuung auf der Empfangsfläche eintrifft. Die Direktstrahlung beschreibt hingegen die auf dem direkten Wege eintreffende Solarstrahlung. Die durch die Diffusstrahlung erfasste Licht-Streuung der Sonneneinstrahlung kann dabei zum Beispiel durch Wolken, Staub oder Wasserteilchen entstehen.

Globablstrahlungskarte Deutschland
Globalstrahlung Deutschland | © http://www.dwd.de
Strahlungskarte des europäischen Kontinents
Globalstrahlung Europa | © http://www.meteonorm.com
eltweite globale Strahlung im Jahresmittel
Weltweite globale Strahlung im Jahresmittel © http://www.meteonorm.com

Faktoren mit Einfluss auf die Strahlungsintensität

Durch die Erfassung der beiden Strahlungsarten Direktstrahlung und Diffusse Strahlung steht die Globalstrahlung in gewisser Weise für die mögliche nutzbare Solarenergie an einem bestimmten Ort.

Die globale Strahlungsintensität ist dabei sowohl von der Position auf der Erdoberfläche als auch von den aktuellen Wetter- und Klimaverhältnissen am Messpunkt abhängig. Das führt auch dazu, dass die momentane Globalstrahlung genauso wie die momentan nutzbare Solarenergie stark von den aktuellen Wetterverhältnissen beeinflusst wird. Dabei können die Unterschiede hierbei sehr unterschiedlich sein. Das lässt sich dadurch verdeutlichen, dass in Mitteleuropa im Sommer zur Mittagszeit an einem leicht bewölkten Tag durchaus Werte der Globalstrahlung von über 1.000 Watt pro Quadratmeter erreicht werden können. An einem trüben, wolkigen Tag zur gleichen Jahreszeit sind hingegen am gleichen Ort und zur gleichen Zeit Werte von unter 100 Watt pro Quadratmeter keine Seltenheit. Ebenso hängen die Globalstrahlung und die nutzbare Solarenergie für eine Solaranlage im Allgemeinen auch stark von der Äquatornähe ab, wie ein Vergleich der ungefähren Jahressummen der Globalstrahlung in den Breitengraden Deutschlands und der Sahara verdeutlicht:

Einfluss auf den Solarertrag

Aus den unterschiedlichen Werten der Globalstrahlung lässt sich dabei auch die durch Photovoltaik und Solarthermie nutzbare Solarenergie ableiten. Für die Berechnung von Solaranlagen wird dabei in der Regel auf die durchschnittlichen Jahressummen am jeweiligen Aufstellungs-Ort der Solaranlage zurückgegriffen. Die Globalstrahlung verdeutlicht auch, dass die immer wieder anzutreffende Meinung, dass ein wolkenloser Himmel ideale Verhältnisse für Solarenergie verspricht, nicht zutreffen muss. Denn im Allgemeinen erhöht sich bei leichtem Wolkenaufkommen die Globalstrahlung. Dies hängt damit zusammen, dass die in einem solchen Falle nicht selten erhöhte Diffusstrahlung sich hier positiv auf die Globalstrahlung auswirkt und Einbußen bei der Direktstrahlung ausgleichen kann. Für die Nutzung von Solarenergie in Form von Solaranlagen ist die globale Strahlung somit ein wichtiges Kriterium für die Beurteilung von möglicher Energieausbeute und Amortisationszeit in der Solartechnik. Ebenso kann die Globalstrahlung genutzt werden, um über die zur Verfügung stehende Solarenergie die Größe von Solaranlagen berechnen zu können. Dabei kann auch die Mittelung der jährlichen globalen Strahlung hilfreich sein. Diese ist - je nach Position und Ausrichtung der Kollektorfläche - auf der Erde genauso wie die nutzbare Solarenergie unterschiedlich.

Die Globalstrahlung sollte jedoch nicht mit der Strahlungsintensität oder gar der Solarkonstanten verwechselt werden. Die unterschiedlichen Formen der Sonnenstrahlung definieren sich auf verschiedene Art und Weise und haben unterschiedliche Ergebnisse zur Folge.

Strahlungskarten für Deutschland, Europa und weltweit

Die unten aufgeführten Solarkarten spiegeln die Werte der Globalstrahlung in unseren Breitengraden, in Europa und die globale Strahlungsintensität weltweit dar. Anklicken der kleinen Karten bewirkt eine Vergrößerung der Strahlungskarten und gewährt einen Einblick in die jeweiligen Strahlungswerte in der Region.

Globalstrahlung in Deutschland

So liegt die Jahressumme der Strahlung in Deutschland im Durchschnitt - je nach Region und Breitengrad - etwa um 1050 kWh pro Quadratmeter und Jahr. In der Sahara kann die Jahressumme der Globalstrahlung im Durchschnitt dagegen durchaus 2500 kWh pro Quadratmeter und Jahr betragen. Ursache für die deutlich unterschiedlichen Werte sind dabei Unterschiede in der Dicke der Erdatmosphäre und die Ausprägung des Einfallwinkels der Sonneneinstrahlung. Am Äquator ist die Dicke der Erdatmosphäre gegenüber den Breitengraden in Deutschland geringer und der Einfallwinkel der Sonneneinstrahlung daher steiler, was sich unter Anderem in den verschiedenen Aufstellungswinkeln bei Solaranlagen bemerkbar macht. Je nach geographischer Breite und Neigungswinkel des Daches (Dachneigung) sind unterschiedlich hohe solare Erträge in der Solarthermie als auch in der Photovoltaik zu erzielen.