Unter Direktstrahlung versteht man Licht, das direkt von der Sonne kommt, sich in eine bestimmte Richtung bewegt und ungehindert die Erdoberfläche oder Solarmodule erreicht. Dies ist die wichtigste Lichtquelle für Solaranlagen, da diese Strahlung die größte Energieproduktion für das Solarpanel ermöglicht.
Warum ist Direktstrahlung für Solaranlagen wichtig?
Maximieren Sie die Energieproduktion: Direktstrahlung ist die intensivste Lichtquelle, die direkt auf die Solarmodule trifft und so maximale Stromproduktion und höchste Leistung gewährleistet.
Optimaler Betrieb: Direkte Strahlung liefert mehr Energie als diffuse oder reflektierte Strahlung. Daher müssen Solarmodule so ausgerichtet und positioniert werden, dass die direkte Strahlung optimal genutzt wird.
Neigung und Ausrichtung: Die Ausrichtung und Neigung von Solarmodulen sollte so gestaltet sein, dass die Module möglichst viel direktes Sonnenlicht erhalten, insbesondere am höchsten Punkt der Sonne.
Welche Faktoren beeinflussen die direkte Strahlung?
- Tageszeit : Die Intensität der direkten Strahlung hängt von der Position der Sonne ab. Die direkte Strahlung ist mittags am stärksten, wenn die Sonne am höchsten steht.
- Jahreszeit: Im Winter steht die Sonne in einem niedrigeren Winkel, daher nimmt die Intensität der direkten Strahlung ab. Im Sommer ist die Strahlung aufgrund des höheren Sonnenstandes stärker.
- Geografische Lage: Die direkte Strahlung ist in Gebieten näher am Äquator stärker, während sie in der Nähe der Polarkreise schwächer ist.
- Wetterbedingungen: Bei bewölktem Wetter oder Nebel ist die Intensität der direkten Strahlung deutlich reduziert und die diffuse Strahlung dominiert.
- Beschattung : Durch Beschattung durch Gebäude, Bäume oder andere Hindernisse wird die direkte Strahlung reduziert, was sich negativ auf die Leistung der Solarmodule auswirkt.
Optimierung der Direktstrahlung in Solaranlagen
Ausrichtung: Die optimale Ausrichtung richtet sich nach der jeweiligen geografischen Lage: Auf der Nordhalbkugel werden Solarmodule üblicherweise nach Süden ausgerichtet, um die direkteste Strahlung zu erhalten.
Neigungswinkel: Der Neigungswinkel der Solarmodule muss je nach Jahreszeit und Breitengrad angepasst werden, damit die direkte Strahlung mit der größtmöglichen Effizienz auf das Modul trifft.
Solar-Nachführsysteme: Solar-Nachführsysteme folgen automatisch der Bewegung der Sonne und maximieren so die Wirkung der Direktstrahlung.
Beschattung minimieren: Bei der Standortwahl für Solarmodule ist unbedingt auf eine schattenfreie Umgebung zu achten, insbesondere während der Mittagsstunden.
Vergleich von direkter und diffuser Strahlung
| Eigentum | Direkte Strahlung | Diffuse Strahlung |
|---|---|---|
| Quelle | Direkt von der Sonne | Streulicht aus der Atmosphäre |
| Richtung | Aus einer bestimmten Richtung kommend | Aus mehreren Richtungen kommend |
| Intensität | Größer | Weniger |
| Bedeutung für Solarmodule | Dominante Lichtquelle | Zusätzliche Lichtquelle |
| Abhängigkeit vom Sonnenlicht | Es kommt stark darauf an. | Hängt weniger ab |
Beispielrechnung aufgrund Direktstrahlung
Gegebene Situation:
- Nennleistung eines Solarmoduls: 300 Wp
- Direkte Strahlungsintensität: 1000 W/m²
Bei optimaler Ausrichtung des Solarmoduls und optimalem Neigungswinkel:
Leistung = Direkte Strahlungsintensität × Paneleffizienz
Wenn der Wirkungsgrad des Panels 20 % beträgt:
Leistung = 1000 W/m² × 0 , 20 = 200 W
Zusammenfassung
Die wichtigste Lichtquelle für Solaranlagen ist die Direktstrahlung, da sie die größte Energieausbeute liefert. Um die direkte Strahlung zu maximieren, ist die Optimierung der Ausrichtung, Neigung und des Installationsorts von Solarmodulen von entscheidender Bedeutung. Obwohl Wetter- und Umweltfaktoren die Intensität beeinflussen können, trägt eine Steigerung der Effizienz der Direktstrahlung erheblich zur Leistung und langfristigen Wirtschaftlichkeit des Systems bei.