Im Herbst und Winter hat die diffuse Strahlung großen Einfluss auf den Ertrag einer PV-Anlage. Was unter der Diffusstrahlung gemeint ist und wie hoch diese in Deutschland ist, erfahren Sie in diesem Artikel.
Was ist diffuse Strahlung?
Diffuse Strahlung ist Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche nicht direkt von der Sonne erreicht. Die Sonnenstrahlen werden von Wolken, Luftmolekülen, Aerosolen und atmosphärischen Partikeln absorbiert und gestreut, bevor sie die Erde erreichen. Diese Streuung führt dazu, dass die Sonnenstrahlung die Erdoberfläche in verschiedenen Winkeln erreicht.
Diffuse Strahlung bildet gemeinsam mit der direkten Strahlung die Globalstrahlung.
Was ist der Unterschied zwischen Diffusstrahlung und direkter Strahlung?
Im Gegensatz zur diffusen Strahlung erreicht die direkte Strahlung die Erdoberfläche ohne Streuung direkt von der Sonne und ist intensiver und konzentrierter.
Direkte und diffuse Strahlung
Wie wird diffuse Strahlung gemessen?
Pyranometer werden zur Messung der Globalstrahlung verwendet, die sich aus der Kombination von direkter und indirekter Sonneneinstrahlung ergibt. Durch die Verwendung eines Schattenrings oder einer Scheibe, die die direkte Sonnenstrahlung blockiert, kann das Pyranometer die diffuse Sonnenstrahlung messen, die von Luftmolekülen, Partikeln und Wolken gestreut wird.
Wie hoch ist der Anteil der diffusen Strahlung in Deutschland?
Die diffuse Strahlung macht in Deutschland 50% der Globalstrahlung aus. Im Sommer überwiegt die direkte Strahlung, während im Winter hauptsächlich diffuse Strahlung auf die Erde trifft.
Bei klarem Himmel beträgt die Globalstrahlung in Deutschland etwa 1.000 W/m², die zum größten Teil aus direkter Strahlung besteht. Mit zunehmender Bewölkung steigt der Anteil der diffusen Strahlung.
| Witterungsverhältnisse | Sommer | Winter |
| klarer Himmel | 1.000 W/m² | 500 W/m² |
| leichte Bewölkung | 600 – 800 W/m² | 300 – 400 W/m² |
| leichte bis mittlere Bewölkung | 300 – 600 W/m² | 150 – 300 W/m² |
| starke Bewölkung | 100 – 300 W/m² | 50 – 150 W/m² |
Welche Einflussfaktoren bestimmen die diffuse Strahlung?
Der Anteil an diffuser Strahlung wird durch zwei Einflussfaktoren bestimmt. Langfristig gesehen ist der Standort ausschlaggebend, denn die Globalstrahlung ist umso stärker, je näher man sich dem Äquator nähert. Kurzfristig wird die diffuse Strahlung durch Wolken, Luftmolekülen, Aerosolen und atmosphärischen Partikeln bestimmt.
Diffuse Strahlung in Deutschland (Quelle: dwd.de)
Welchen Einfluss hat diffuse Strahlung auf die Leistung von Photovoltaik?
Insgesamt führt diffuse Strahlung zu einem geringeren Ertrag der PV-Anlage im Vergleich zu klaren, sonnigen Tagen mit hohem Anteil direkter Strahlung. Allerdings kann die Leistung in gemäßigten Klimazonen, in denen es häufig bewölkt ist, über das Jahr verteilt immer noch bedeutend sein.
Im Folgenden sind einige Punkte, die diesen Einfluss verdeutlichen:
- Reduzierte Intensität: Diffuse Strahlung ist weniger intensiv als direkte Sonnenstrahlung. Dies bedeutet, dass die Energie, die auf die Photovoltaikmodule trifft, geringer ist, was zu einer niedrigeren Stromerzeugung führt;
- Gleichmäßigere Verteilung: Andererseits ist diffuse Strahlung gleichmäßiger verteilt und erreicht die Module aus verschiedenen Richtungen. Dies kann sich vorteilhaft auf Anlagen auswirken, die nicht optimal in Richtung der Sonne ausgerichtet sind;
- Bessere Leistung bei bestimmten Technologien: Einige Photovoltaiktechnologien, wie Dünnschichtzellen, können besser auf diffuse Strahlung reagieren als herkömmliche kristalline Siliziumzellen. Das bedeutet, dass diese Technologien an bewölkten Tagen relativ besser abschneiden.
- Kühlere Temperaturen: Bewölkte Tage sind oft kühler, was die Effizienz von Photovoltaikmodulen verbessern kann, da hohe Temperaturen deren Leistung beeinträchtigen.
Aufgrund der relativ hohen Diffusstrahlung, werden Photovoltaikanlagen in Deutschland oft so konzipiert, dass sie diese Bedingungen optimal nutzen können. Das erfolgt durch die Wahl geeigneter Technologien oder die Anpassung der Neigung und Ausrichtung der Solarmodule.
