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Direkte Strahlung vs. diffuse Strahlung

Direkte Strahlung vs. diffuse Strahlung

Thor Marquardt
Zuletzt aktualisiert:
11.9.2022

Wie viel Strom eine Photovoltaikanlage am Ende produzieren kann, hängt neben der Nennleistung vor allem auch von der Sonneneinstrahlung ab. Obwohl es überall auf der Welt hell ist, ist die Einstrahlung der Sonne in verschiedenen Teilen der Erde unterschiedlich. Hierfür muss man aber nicht sofort Länder Afrikas oder Asiens mit Sibirien oder Großbritannien vergleichen. Auch innerhalb Deutschlands gibt es Unterschiede. Fakt ist aber, dass sich trotzdem überall in Deutschland die Solarenergie lohnt.

Wir zeigen Ihnen, was der Unterschied zwischen direkter und diffuser Strahlung ist und wie Ihre PV-Anlage am besten davon profitieren kann.

Die Sonneneinstrahlung in Deutschland im Überblick

Wie Sie der Karte entnehmen können, erhöht sich die Sonnenintensität, je weiter man in den Süden kommt. Was heißt das in Zahlen?

Als PV-Anlagen-Betreiber ist für Sie vorrangig eine Größe von Bedeutung: die produzierte Strommenge pro Kilowatt Peak (kWp). Wenn Ihr Eigenheim im schönen Norddeutschland angesiedelt ist, bekommen Sie jährlich etwas mehr als 1.000 Sonnenstunden. Damit sind in der Regel bis zu 800 Kilowattstunden pro kWp Anlagenleistung zu erwarten.

Im Süden lässt sich schon deutlich mehr erwirtschaften. Hier sind mit ca. 1.300 bis 1.400 Sonnenstunden im Jahr über 1.050 Kilowattstunden möglich.

Alle anderen Regionen bewegen sich irgendwo dazwischen. Eine Ausnahme gibt es aber. Die Ostsee ist aus vielen Gründen ein beliebtes Urlaubsziel. Unter anderem auch wegen der zahlreichen Sonnenstunden und dem etwas gemäßigteren Klima im Vergleich zur Nordsee. Darüber freuen sich ebenfalls PV-Anlagen. Diese erwirtschaften im Ostseeraum bis zu 900 Kilowattstunden pro Jahr.

Die Sonnenstrahlung in Deutschland als Karte dargestellt. Im Norden mit etwa 825 Sonnenstunden, im Süden etwa 1400.

Direkte vs. diffuse Strahlung: Der Unterschied

Sonneneinstrahlung wird im Fachjargon in direkte und diffuse Strahlung unterteilt. Während direkte Strahlung direkt auf der Erdoberfläche auftrifft, wird diffuse Strahlung vor dem Auftreffen auf die PV-Module zunächst noch gestreut. Jedoch wird selbst direkte Strahlung nicht ganz zu 100 % von den Solarmodulen aufgenommen. Auch sie fällt in Teilen natürlicher Reflexion und Absorption zum Opfer.

Bevor Strahlung durch unsere Atmosphäre schießt, weist sie eine Intensität von 1.367 Watt pro Quadratmeter auf. Dieser Wert wird auch als Solarkonstante bezeichnet. Die auf der Erdoberfläche ankommende Strahlung nennt sich dann Globalstrahlung. Sie besteht etwa zu gleichen Teilen aus direkter und diffuser Strahlung. Im Durchschnitt liegt die Intensität anschließend noch bei 1000 W/m². 

Dennoch sind die Verluste bei direkter Strahlung um ein Vielfaches geringer als bei diffuser Strahlung. Auch lässt sich hier die Strahlungsrichtung eindeutig bestimmen. Diffuse Strahlung dagegen wird beispielsweise durch Nebel, Wolken und Luftverschmutzung unzählige Mal umgeleitet, absorbiert und reflektiert. 

Für den Ertrag Ihrer PV-Anlage bedeutet das, dass die Leistung bei diffuser Strahlung erheblich sinken kann. Das hängt unter anderem damit zusammen, dass Ihre Solaranlage diffuse Strahlung schlechter verwertet. Die auftreffenden Winkel sind häufig schlicht ungünstig und unvorhersehbar. Aber auch durch die genannten Wettererscheinungen wird insgesamt mehr Licht in der Atmosphäre absorbiert. 

Was können Sie also tun, um Ihre PV-Anlage optimal an die Lichtverhältnisse in Ihrer Region anzupassen? 

PV-Anlage für diffuse Einstrahlung optimieren

Photovoltaik erfreut sich steigender Beliebtheit, nichtsdestotrotz steckt die Branche noch immer in ihren Kinderschuhen. Einige Anbieter haben bereits die ersten Modelle auf den Markt gebracht, die sich der Problematik von diffuser Strahlung annähern, doch viele Technologien befinden sich bislang im Entwicklungsstadium. 

Beispielsweise wird aktuell an sogenannten Tandemzellen geforscht, welche mehrere übereinander angeordnete Tandem-Solarzellen enthalten. Diese sollen dann unterschiedliche Lichtspektren aufnehmen können. 

Des Weiteren gibt es mittlerweile die ersten Solarmodulgläser mit besonderen Lichtbrechungseigenschaften. Dadurch soll es für kurzwelliges Licht in Zukunft einfacher werden, seinen Weg zum absorbierenden Halbleiter zu finden. Denn der Halbleiter Silizium kann nur kurzwelliges Licht aufnehmen.

PV-Anlage für direkte Einstrahlung optimieren

Aus Sicht der Wirtschaftlichkeit lohnen sich kostenintensivere Investitionen, um diffuse Strahlung besser aufnehmen zu können, aktuell eher weniger. Wie gesagt, die meisten Technologien warten noch auf den großen Durchbruch. Der zusätzliche Kostenaufwand steht häufig in keinem Verhältnis zu einem potenziell zusätzlichen Energieertrag.

Sinnvoller ist es, sich auf die vorhersehbare, direkte Strahlung zu konzentrieren. Dafür müssen Sie Ihre Solarmodule einfach so gut es geht zur Sonne ausrichten. Versuchen Sie außerdem, Schattenwurf auf Ihre PV-Anlage zu vermeiden. Halten Sie darüber hinaus die Module sauber und reinigen Sie sie beispielsweise nach größeren Stürmen.

Ein Solar-Fachbetrieb in Ihrer Region wird Ihnen bei der Leistungsoptimierung Ihrer Anlage am besten helfen können.

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