Sonneneinstrahlung und Ertrag

Die Menge an Sonnenenergie, die auf die Erde auftrifft, ist enorm.

In einer einzigen Stunde fängt die Erde einen Energiestrom ab, der dem jährlichen Weltenergieverbrauch entspricht.

Deutschland fängt jährlich so viel Sonnenenergie ab, dass mit dieser Menge das rund 700-fache unseres jährlichen Stromverbrauchs und fast das 80-fache unseres gesamten Energieverbrauchs im Jahr abgedeckt werden könnte.

Die Energiemenge, die hiervon ein Solarmodul erzeugt, hängt von drei Faktoren ab:

der Fläche des Moduls, der Leistung des Moduls und der Sonneneinstrahlung.

Ertrag

Um eine klare Aussage über die Leistung eines Solarmoduls machen zu können,

wird bei der Berechnung von der maximalen Nennleistung des Moduls ausgegangen.

Das ist die maximale elektrische Leistung, die ein Solarmodul bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung,

bei festgelegten Bedingungen erzeugen kann. Diese Leistung wird in Watt-Peak (Wp) ausgedrückt.

Gängige Solarmodule haben eine maximale Nennleistung von 140 - 230 Wp.

Im Solarstrom-Almanach finden Sie neben einigen Grundregeln und wissenswerten Dingen über Solarstrom

auch Erläuterungen zu den verwendeten Maßeinheiten und Kennziffern im Bereich Solarstrom.

In Deutschland erzeugt eine unabhängige Solaranlage mit einer Fläche von 4 m2,

abhängig von der Modulleistung, ca. 200 Kilowattstunden (kWh) pro Jahr.

Eine Solaranlage mit Netzanschluss derselben Größe liefert in Deutschland ca. 400 kWh pro Jahr.

Die Nutzung einer ans Netz angeschlossenen Solaranlage mit einer Fläche von 4 m2

entspricht ca. 10% des durchschnittlichen Stromverbrauchs in einem Haushalt.

Die unterschiedlichen Erträge erklären sich dadurch, dass bei einer unabhängigen Anlage Akkus/Solar-Batterien verwendet werden.

Wenn diese Akkus/Solar-Batterien voll sind, werden die Solarmodule abgeschaltet,

so dass das Sonnenlicht nicht mehr in Strom umgewandelt wird.

Die Leistung eines Solarmoduls hängt zudem von dem Neigungswinkel und der Ausrichtung (Himmelsrichtung) des Solarmoduls ab.

Welcher Neigungswinkel für eine Solaranlage optimal ist, hängt von der Anwendung und dem Standort ab.

Die Module einer autarken Anlage, die den größten Energiebedarf im Winter hat, sollten am besten im "Winterstand" stehen,

das heißt in einem Winkel von ungefähr 70 Grad nach Süden ausgerichtet, da die Sonne im Winter ja tiefer steht.

In Deutschland wird der maximale Jahresertrag erzielt, wenn das Modul direkt nach Süden in einem Winkel von ca. 30 Grad ausgerichtet ist.

Nun hat natürlich nicht jeder ein unmittelbar nach Süden gerichtetes Dach, auf dem die Module angebracht werden können.

Das muss aber kein Problem darstellen. Es kommt nämlich darauf an, bei bestmöglicher Ausrichtung einen möglichst optimalen Neigungswinkel zu erhalten.

Diesen optimalen Neigungswinkel können Sie nachstehendem Einstrahlungsdiagramm entnehmen.

Bei einer Ausrichtung zwischen Südosten und Südwesten lässt sich immer eine Dachschräge finden,

bei der die jährliche Sonneneinstrahlung rund 95% (...) der maximalen Einstrahlung beträgt.

Zeigt das Dach nach Osten oder Westen, dann können mit einer Dachschräge von 20 Grad immer noch 80% bis 85% vom Maximalwert erzielt werden.

Einstrahlungsdiagramm

Das Einstrahlungsdiagramm zeigt die durchschnittliche jährliche Sonneneinstrahlung bei verschiedenen festen Neigungswinkeln

und Ausrichtungen, ausgedrückt in Prozenten von der maximalen Einstrahlung.

So ist beispielsweise abzulesen, dass die Einstrahlung auf einem Flachdach (dem Mittelpunkt des Kreises) ungefähr 85% von der maximalen Einstrahlung beträgt.

In Deutschland wird der Maximalwert, rund 1175 Wh/m² jährlich, bei einem Winkel von 30° nach Süden erreicht.

Das Diagramm gilt für Westeuropa von Dänemark bis Nordspanien.