Die direkte Strahlung beeinflusst maßgeblich den Wirkungsgrad und Ertrag einer Photovoltaikanlage. Was Direktstrahlung genau ist und wie hoch ihr Anteil in Deutschland ist, erfahren Sie in diesem Artikel.
Was ist direkte Strahlung?
Direkte Strahlung ist Sonnenlicht, das ohne Umwege oder Streuung direkt von der Sonne zur Erdoberfläche gelangt. Sie erzeugt klare, scharfe Schatten und ist ein wesentlicher Bestandteil des natürlichen Sonnenlichts.
Direkte und diffuse Strahlung machen die Globalstrahlung aus.
Was ist der Unterschied zwischen direkter Strahlung und Diffusstrahlung?
Während die direkte Strahlung die Erdoberfläche auf direktem Weg erreicht, kommt die diffuse Strahlung nur gestreut und absorbiert an. Dadurch ist die Diffusstrahlung schwächer in ihrer Intensität.
Direkte und diffuse Strahlung
Wie wird direkte Strahlung gemessen?
Die direkte Strahlung wird mit einem Pyrheliometer gemessen. Dieses Instrument ist für die Messung der Intensität der direkten Strahlung bestimmt. Der Pyrheliometer hat eine kleine Öffnung, die auf die Sonne ausgerichtet ist. Somit fängt es nur direktes Sonnenlicht ein.
Wie hoch ist der Anteil der direkten Strahlung in Deutschland?
Nur etwa die Hälfte der Globalstrahlung besteht in Deutschland aus direkter Strahlung. Der Anteil der Direktstrahlung steht in direktem Zusammenhang mit der Globalstrahlung: Mit zunehmender Globalstrahlung steigt auch der Anteil der Direktstrahlung. Im Sommer ist der Anteil an direkter Strahlung größer als im Winter, wo eher diffuse Strahlung auf die Erdoberfläche trifft.
In Deutschland erreicht die Globalstrahlung an klaren Tagen im Durchschnitt 1.000 W/m², wobei der größte Teil der Strahlung direkt ist. Mit zunehmender Bewölkung nimmt der Anteil an diffuser Strahlung zu.
| 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 direkte Strahlung?
Die direkte Strahlung wird vor allem vom Standort bestimmt. Die Globalstrahlung nimmt zu, je näher sich eine PV-Anlage am Äquator befindet. So ist etwa die Globalstrahlung im Süden Deutschlands höher als im Norden. Die direkte Strahlung wird durch Wolken, Luftmolekülen, Aerosolen und atmosphärischen Partikeln negativ beeinflusst.
Direkte Strahlung in Deutschland (Quelle: dwd.de)
Welchen Einfluss hat direkte Strahlung auf die Leistung von Photovoltaik?
Die direkte Strahlung ist hauptverantwortlich für die Stromerzeugung einer PV-Anlage. Sie steht in einem günstigen Winkel zu Solarmodulen, wodurch die Solarzellen mehr Energie erzeugen.
Hier sind einige Punkte, die den Einfluss zeigen:
- Höhere Intensität: Direkte Strahlung ist viel intensiver als diffuse Strahlung und somit maßgeblich für die Stromproduktion verantwortlich. Je mehr direkte Strahlung auf die Solarmodule eintrifft, desto höher der Ertrag;
- Besserer Einstrahlungswinkel: Direkte Strahlung erreicht die Solarmodule im idealen Winkel, was die Stromerzeugung begünstigt;
- Bessere Leistung: Kristalline Siliziumzellen arbeiten äußerst effizient bei Direktstrahlung. Sie haben ein schlechtes Schwachlichtverhältnis. Ihre Leistung nimmt bei diffuser Strahlung deutlich ab;
- Leistungseinbußen durch Hitze: Kristalline Siliziumzellen reagieren empfindlich auf hohe Temperaturen. Durch die direkte Strahlung entwickelt sich Wärme auf der Rückseite der Solarmodule. Dieser Hitzestau mindert die Effizienz von Solarzellen um 0,4% pro Grad Celsius.
Mit der idealen Neigung und Ausrichtung der Solarmodule schöpfen Sie das meiste aus dem Anteil an direkter Strahlung in Deutschland und erzielen hohe Erträge. Diese fallen je nach Anwendungsfall und örtlichen Gegebenheiten verschieden aus.
