Photovoltaik und Sonne

14. April 2021
Die Sonneneinstrahlung ist neben der Leistung der Anlage der zentrale Wert, der über Ertrag und Gewinn von Photovoltaik entscheidet. Anhand von Karten des Deutschen Wetterdienstes können Sie sich hier über die genauen Sonnenstunden in Ihrer Region in Deutschland informieren.
Dieser Artikel wurde von
Thorben Frahm für www.Solaranlagen-Portal.com verfasst.
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Photovoltaik Voraussetzungen einer PhotovoltaikanlageSonneneinstrahlung verstehen

Indirekte und direkte Sonneneinstrahlung und ihr Effekt auf Photovoltaikanlagen

Photovoltaikanlagen gestehen Strom aus der Sonneneinstrahlung. Um die Leistung von Photovoltaikanlagen nachvollziehen zu können, müssen wir uns kurz den Strahlungshaushalt der Erde ansehen.

Inhaltsübersicht / Schnellnavigation:

Die Solarstrahlung

Die gesamte Strahlung unserer Sonne bezeichnen wir als Solarstrahlung. Diese Bestrahlungsstärke kennt man auch unter dem Begriff der Solarkonstante (E0), angegeben in Watt pro Quadratmeter W/m2. Die Solarkonstante besitzt außerhalb der Erdatmosphäre im Mittel den Wert 1361 W/m2. Von dieser Energie gelangt aber nur ein kleiner Teil bis ganz nach unten zum Solarmodul.


Die Energie, die schlussendlich tatsächlich auf den Erdboden trifft, heißt Globalstrahlung. Auch die Globalstrahlung wird in Watt pro Quadratmeter (W/m²) angegeben. Sie unterteilt sich in die direkte und die indirekte (diffuse) Sonneneinstrahlung. Die Globalstrahlung wird von der Bewölkung beeinflusst. Bei wolkenlosem Himmel treffen in einer Sekunde rund 1.000 W/m² auf die Erdoberfläche, bei bedeckten Himmel kann der Wert bis auf 50 W/m² und darunter sinken.

Das Video hat den Sachverhalt gut dargestellt, aber wir können es für unsere Zwecke ein wenig abkürzen: die Atmosphäre reflektiert einen Teil der eintreffenden Solarstrahlung. Dieser Teil ist für die Nutzung durch Solaranlagen verloren. Die verbleibende Energie setzt ihren Weg durch die Atmosphäre fort und trifft entweder direkt und ohne Umwege auf die Erdoberfläche - dieser Anteil ist die direkte Sonneneinstrahlung.

Die indirekte Sonneneinstrahlung (oder auch diffuse Strahlung) hat einen etwas längeren Weg hinter sich, bis sie auf dem Erdboden angekommen ist: Das Licht wird vor dem Auftreffen gestreut, reflektiert, gebeugt oder gebrochen. Das geschieht beispielsweise durch Reflektion an Wolken oder Aerosolen in der Luft. Die Kraft von indirekter Sonneneinstrahlung ist nicht vergleichbar mit direkter Sonneneinstrahlung, trägt beim Betreiben einer Photovoltaikanlage jedoch ihren Teil zum Ertrag bei.

Solarstrahlung

  • Solarkonstante: Die gesamte Sonneneinstrahlung - im Mittel 1361 W/m2
  • Globalstrahlung: Der Anteil an direkter und indirekter Sonneneinstrahlung, der auf dem Erdboden ankommt

Bestrahlungsstärke und Sonneneinstrahlung der Sonne in Deutschland

Wetterverhältnisse Sommer Winter
größtenteils klarer Himmel 600 bis 1000 W/m² 300 bis 500 W/m²
leichte bis mittlere Bewölkung 300 bis 600 W/m² 150 bis 300 W/m²
starke Bewölkung bis trüber Nebel 100 bis 300 W/m² 50 bis 150 W/m²

Jährliche Sonnenscheindauer in Deutschland 1300 bis 1900 Stunden pro Jahr 1550 Stunden pro Jahr im Mittel

Quelle: Leitfaden „Sonnenstrahlung“, Fachverband für Strahlenschutz e.V.

Die Globalstrahlung beeinflusst in direktem Maße den Ertrag einer Photovoltaikanlage (neben technischen Faktoren und Ausrichtung der Anlage zur Sonne). Die Jahressumme variiert in Deutschland zwischen 982 kWh/m² und 1.191 kWh/m² je nach Region. Um die Sonneneinstrahlung zu messen, ist der Winkel zwischen Sonnenstrahl und Solarmodul wichtig, der so genannte Einstrahlwinkel. Dieser ändert sich auch je nach Tages- und Jahreszeit und kann durch die Dachneigung beeinflusst werden.

Der Deutsche Wetterdienst weist in Karten die monatlichen und jährlichen Summen der Globalstrahlung aus.

Die Sonneneinstrahlung beträgt in Deutschland jährlich etwa 1.000 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter. Im Sommer ist die Einstrahlung dabei um das 5-fache höher als im Winter. Die Höhe der Sonneneinstrahlung ist abhängig von der Bewölkung, der Tageslänge und der Höhenlage über dem Meeresspiegel. Außerdem beeinflusst der Sonnenstand, welcher durch die unterschiedlichen Jahreszeiten und der geographischen Breite bestimmt wird, die Intensität der Sonne und damit die Leistung der Photovoltaikanlage.

In Deutschland verändert sich die Intensität und die Form der Sonneneinstrahlung über das Jahr deutlich. Die höchsten Werte erreicht die Sonneneinstrahlung in den Monaten Mai, Juni, Juli und August. Doch auch in den Monaten September bis April kommt - dank immer weiter verbesserten Wirkungsgrads und Schwachlichtverhalten der Solarmodule - genügend Sonneneinstrahlung an, um die Rendite einer Photovoltaikanlage zu sichern.


Sonnenstunden in Deutschland

Die Anzahl der Sonnenstunden in Deutschland beträgt jährlich rund 1.300 bis 1.900 Stunden. Zum Vergleich – ein Jahr hat 8.760 Stunden. Die höchsten Werte erreicht dabei Süddeutschland, darauf folgen Nord- und Mitteldeutschland. Als Sonnenstunden bezeichnet man dabei die jährliche Anzahl der Stunden, in denen die Sonne direkt auf die Erdoberfläche trifft, ohne von Wolken verdeckt zu werden. Die genauen Werte für Ihre Region auch in Bezug auf die Sonneneinstrahlung erhalten Sie auf den Internetseiten des Deutschen Wetterdienstes.

Statistik: Durchschnittliche Sonnenscheindauer pro Monat in Deutschland von Februar 2020 bis Februar 2021 (in Stunden) | Statista
Mehr Statistiken finden Sie bei Statista

Weiterführendes zu Planung und Rendite: Ab welcher Anzahl von Sonnenstunden lohnt sich eine Photovoltaikanlage?

Generell kann man in unseren Breiten von einer flächendeckenden Rentabilität einer Photovoltaikanlage ausgehen. Entscheidend ist eher die Auslegung der Anlage und ihre konkreten Standortbedingungen: Viele Faktoren wie beispielsweise die Nennleistung der Anlage, die Dachneigung, die Dachausrichtung und die Verschattung beeinflussen den Ertrag der Photovoltaikanlage.

Grundsätzlich reicht die Sonneneinstrahlung und Anzahl der Sonnenstunden in Deutschland aus, um mit einer Photovoltaikanlage Gewinn zu erwirtschaften. Unverbindliche Angebote erhalten Sie von Photovoltaik-Fachbetrieben.

Weiterlesen zum Thema "Verschattung bestimmen"

Erfahrungen & Fragen zum Thema Photovoltaik

Kombination von Nachtspeicherheizung und Solaranlage

Ist eine Solaranlage bei Nachtstromspeicherheizung möglich und sinnvoll bei ca. 10.000 KWh Stromverbrauch?
Antwort eines Haus&Co Experten

Ja, das kann eine sinnvolle Kombination sein - besonders, wenn Sie bei der Elektroheizung bleiben wollen. Sie benötigen auf jeden Fall einen Solarstromspeicher - da Sie den Strom dann tagsüber erzeugen, wenn die Nachtspeicherheizung gerade nicht vorheizt. Generell ist der Eigenverbrauch - dank sinkender Einspeisevergütung - stark in den Fokus gerückt. Da Solarstromspeicher auch aktuell noch von der KfW gefördert werden, würde ich da auf jeden Fall einmal ein Angebot anfragen.

Sie können sich das hier einmal kalkulieren (da ich keine Angaben zur verfügbaren Dachfläche habe): https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/kosten

Erfahrungen mit der Stromcloud?

Ich plane den Bau einer PV Anlage und habe von der Stromcloud gehört. Daher meine Frage: Kann ich auch nur die Cloud buchen? Eine PV Anlage habe ich ja schon bzw. plane / kaufe ich gerade. Gibt es sonst Erfahrungen mit der Stromcloud?
Antwort von energie-konzept24 GbR

Die Firma Sonnen und Senec bieten die Cloud aktiv an.

Wenn Sie die Cloud nutzen möchten brauchen Sie den Speicher der jeweiligen Firma.

Von Sonnen würde ich generell abraten da die Firma darauf bedacht ist einen hohen Ajtienweet zu erreichen um beim
Börsengang ordentlich Kasse zu machen. Ich bezweifle nur ob das für die Kunden nachhaltig ist und ob die Garantiezeiten
eingehalten werden.

Wenn Sie sich unbedingt eine Cloud leisten möchten, nehmen Sie Senec.

Generell kann ich Ihnen nur raten genau zu rechnen!

Die Berechnungen die wir mit beiden Anbietern vollzogen haben waren negativ.

Ich habe bis jetzt keine Berechnung gesehen wo der Kunde einen Vorteil hatte.

Gerne erkläre ich Ihnen die List und Tücken, die Sie im normalen Angebot nur sehr schlecht erkennen.

Mein Rat - Batterrie etwas größer als Ihr Verbrauch und auf jedenfall größer als Ihre PV Anlage.

Beispiel : 5 KWp PV Anlage dann 8 oder 9 KW Speicher !

Erfahrungen mit Solarziegeln von autarq

Haben Sie Erfahrung mit Solarziegeln der Firma autarq / Berlin? Wir interessieren uns für Solarziegel und wüssten gerne mehr über Vor- / Nachteile und technische Umsetzung.
Antwort von ENPLA GmbH

Hallo,
Ja wir haben Erfahrung mit den Solarziegeln von Autarq.
Referenzen können Sie bei uns besichtigen. Für weitere Fragen und eine Berstung kontaktieren Sie uns einfach!

ENPLA GmbH, 88630 Pfullendorf.

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