Sonneneinstrahlung
Einfluss der Sonne auf Photovoltaikanlagen
Durch das gemäßigte Klima und die vorherrschende Globalstrahlung bietet Deutschland gute Voraussetzungen für den Betrieb von Solaranlagen. Sonneneinstrahlung ist die Hauptquelle für Solarenergie und ist daher unverzichtbar für den Betrieb einer Photovoltaikanlage. Zur Erreichung der gewünschten Leistung der Anlage sind jedoch einige Faktoren in Bezug auf die Sonneneinstrahlung zu berücksichtigen.
Funktionsweise Photovoltaikanlage
Photovoltaikanlagen dienen dazu, Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln. Sobald das Sonnenlicht auf die Solarzellen der Anlage trifft, wird es von diesen abgesorbiert. Die Solarzellen erzeugen Elektronen und Elektronen, die durch ein elektrisches Feld voneinander getrennt werden. Durch diesen Vorgang wird ein Gleichstrom erzeugt, der durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Dieser Wechselstrom ist für den privaten Gebrauch geeignet. Er kann sowohl direkt genutzt als auch in das Stromnetz eingespeist werden.
Welche Faktoren beeinflussen die Leistung einer Photovoltaikanlage?
Zur Erreichung der maximalen Leistung einer Solaranlage sind einige Aspekte zu berücksichtigen. Die Ausrichtung und Neigung der Solarzellen in Richtung der Sonne sind wichtige Aspekte, da durch die richtige Ausrichtung die maximale Sonneneinstrahlung erfasst werden kann. Je länger die Sonne auf die Solarzellen trifft, desto mehr Energie kann diese aufnehmen. Folglich ist auch die Wahl des Standortes der Solaranlage entscheidend für die Stromausbeute.
Weitere Faktoren, die die Leistung einer Photovoltaikanlage beeinflussen, sind die Tageszeit, die Jahreszeit, die geographische Lage, die Wetterbedingungen und die Qualität der Solarzellen selbst. Der Wind ist ebenfalls von Bedeutung für den Betrieb einer Photovoltaikanlage, da er die Kühlung der Solarmodule gewährleistet. Zur dauerhaften Erhaltung der Photovoltaikanlage ist es unerlässlich, die Anlage sorgfältig zu planen und sie regelmäßigen Wartungen zu unterziehen.
Welche Rolle spielt Sonneneinstrahlung beim Betrieb einer Photovoltaikanlage?
Die Sonneneinstrahlung ist die Quelle der Energie, die in der Photovoltaikanlage entsteht. Durch das Sonnenlicht wird der Photovoltaik-Prozess aktiviert und elektrischer Strom erzeugt. Die Menge des erzeugten Stroms ist abhängig von der Menge und Form des Sonnenlichts, das auf die Solarzellen einfällt.
Unterschiedliche Formen der Sonneneinstrahlung
Die Art der Sonneneinstrahlung hat einen Einfluss auf die Leistung einer Photovoltaikanlage. Bei der Betrachtung wird zwischen direkter und indirekter Sonneneinstrahlung unterschieden. Von direkter Sonneneinstrahlung spricht man, wenn die Sonne ungehindert auf die Solaranlage auftrifft und keine Verschattung vorliegt. Durch direkte Sonneneinstrahlung können die größtmöglichen Energiemengen erzeugt werden. Eine indirekte Sonneneinstrahlung ist dann gegeben, wenn die Sonneneinstrahlung durch Wolken verdeckt wird. Auch wenn das Sonnenlicht reflektiert wird, wird es als indirekte Sonneneinstrahlung bezeichnet. Bei direkter Sonneneinstrahlung wird weniger Energie erzeugt als bei direkter Sonneneinstrahlung. Es ist außerdem wichtig, den Einstrahlwinkel des Sonnenlichts zu berücksichtigen. Dieser variiert je nach Tages- und Jahreszeit und führt zu unterschiedlichen Erträgen. Je größer der Einstrahlwinkel des Sonnenlichts ist, desto mehr Energie gelangt bei der Anlage an.
Sonnenlicht in Deutschland
Die Sonneneinstrahlung in Deutschland ist von der geografischen Lage und den vorherrschenden Wetterbedingungen abhängig. Deutschland ist mit einer jährlichen Sonneneinstrahlung von 1000 Kilowattstunden pro Quadratmeter weniger sonnenreich als andere Länder in Europa. In Deutschland gibt es im Jahr 1300 bis 1900 Sonnenstunden, die je nach Jahreszeit und geografischer Lage variieren. Die meisten Sonnenstunden werden in Süddeutschland erreicht, während Mittel- und Norddeutschland weniger Sonnenstunden aufweisen. Die südlichen Bundesländer Baden-Württemberg, Bayern und Saarland freuen sich auf das meiste Sonnenlicht, während Niedersachsen in der Vergangenheit die wenigsten Sonnenstunden hatte. Es ist zu beachten, dass die Sonneneinstrahlung sowohl die Jahres- als auch die Tageszeit beeinflusst. In den Monaten Mai bis August werden die Jahreshöchstwerte der Sonneneinstrahlung in Deutschland erreicht. In den Monaten September bis April ist die Sonneneinstrahlung geringer als in den übrigen Monaten, aber dennoch ausreichend, um einen dauerhaften Betrieb einer Photovoltaikanlage zu gewährleisten.
Maßnahmen für größere Stromausbeute
Um die Stromausbeute einer Photovoltaikanlage zu erhöhen, kann die Anlage durch zusätzliche Solarmodule aufgewertet werden. Es ist notwendig, die Neigung der Solarmodule der Sonneneinstrahlung anzupassen, um stets ein Maximum an Sonnenlicht auffangen zu können. Für diesen Zweck sind sogenannte nachführende Systeme geeignet. Die Neigung der Solarmodule werden automatisch dem Tageslauf der Sonne angepasst.
Fazit
Die Sonneneinstrahlung ist für den Betrieb einer Photovoltaikanlage von entscheidender Bedeutung. Je effektiver die Sonneneinstrahlung ist, desto mehr Leistung kann die Anlage erbringen, da die Erzeugung der Elektronen-Loch-Paare erhöht wird, wenn mehr Sonnenlicht auf die Solarzellen trifft. Deutschland bietet grundsätzlich gute Voraussetzungen, um eine Photovoltaikanlage zu betreiben. Dank des gemäßigten Klimas und der ausreichenden Dauer der Sonneneinstrahlung kann eine Solaranlage durchaus gewinnbringend genutzt werden. Obwohl es in Süddeutschland aufgrund der Vielzahl an Sonnenstunden leichter ist, eine hohe Stromausbeute zu erzielen, wird eine gut ausgerichtete Photovoltaik-Anlage in Norddeutschland ausreichend Strom liefern.