Globalstrahlung in Deutschland

Als Globalstrahlung wird die gesamte Einstrahlung der Sonne bezeichnet, die sich aus einem gerichteten Anteil direkter Sonnenstrahlung und einem diffusen Strahlungsanteil zusammensetzt. Im Jahresmittel ist der Anteil beider Strahlungsarten in Deutschland etwa gleich hoch. Bei wolkenlosem Himmel dominiert klar die Direktstrahlung. Die diffuse Strahlung bei bewölktem Himmel ist deutlich schwächer.

Die Globalstrahlung in Deutschland

An sonnigen Sommertagen kann die Strahlungsleistung mehr als 1.000 Watt pro Quadratmeter betragen, an wolkigen Wintertagen weniger als 100 Watt. Insgesamt beträgt die jährliche Einstrahlung in Deutschland je nach Standort 900 bis 1200 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Besonders hoch ist die Strahlung an der Ostsee und in weiten Teilen Süddeutschland, besonders niedrig in Teilen Thüringens sowie im Ruhrgebiet. Die durchschnittliche Einstrahlung beträgt 137 Watt pro Quadratmeter, wenn auch die Nachtstunden bei der Mittelwertbildung berücksichtigt werden. Die durchschnittliche Globalstrahlung ist tagsüber also doppelt so hoch.

Direkte Einstrahlung dominiert bei der Solarthermie

Eine Solarthermie Anlage liefert den maximalen Ertrag bei direkter Einstrahlung, also bei wolkenlosem Himmel. Das liegt in erster Linie an der einfachen Tatsache, dass die eingestrahlte Leistung auf etwa ein Fünftel sinkt, wenn der Himmel bewölkt ist. Hinzu kommt, dass die Solarkollektoren idealerweise sehr gut in Richtung der Sonne ausgerichtet sind. Das ist bei Sonnenschein äußerst vorteilhaft, bei diffusen Lichtverhältnissen wäre eine waagerechte Ausrichtung effektiver. Die Gesamtausbeute einer Solarthermie Anlage beträgt etwa 50 Prozent der eingestrahlten Leistung. Darin sind nicht nur Verluste des Kollektors eingerechnet, sondern auch weitere Verluste im Solarkreislauf. Bei einer Einstrahlung von 1.000 Watt an einem Sommertag kann also eine Leistung von rund 500 Watt pro Quadratmeter erreicht werden. Die jährlich erzeugte Gesamtenergie beträgt standortabhängig rund 450 bis 600 Kilowattstunden pro Quadratmeter, also rund die Hälfte der oben angegebenen Globalstrahlung. Bei nicht optimaler Ausrichtung der Kollektoren kann der Ertrag deutlich niedriger sein, auch Werte unter 300 Kilowattstunden treten in der Praxis auf.

Tatsächlicher Ertrag schwierig zu bestimmen

Der Ertrag einer Solarthermie Anlage kann beispielsweise durch den Einsatz von Vakuum-Röhrenkollektoren gesteigert werden, grob geschätzt steigt der Ertrag dabei um 30 Prozent. Das Grundproblem besteht darin, dass Solarthermie Anlagen im Sommer ihr Leistungsmaximum erreichen, wenn der Bedarf an Wärmeenergie vergleichsweise gering ist. Das gilt insbesondere für Anlagen mit Heizunterstützung. Eine durchaus wünschenswerte signifikante Ertragssteigerung im Herbst und im Winter führt immer dazu, dass die Anlage im Sommer überdimensioniert ist. Ein erheblicher Teil der Ertragssteigerung ist also nicht verwertbar. Das muss bei der Rentabilitätsanalyse solcher Maßnahmen zur Steigerung des Gesamtertrags berücksichtigt werden.

Bildquelle: DWD

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