Veröffentlicht am Feb. 6, 2023
Energieertrag mit Solarthermie Anlagen
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Solarthermie Ertrag: diese Energie steht jährlich zur Verfügung
Durch Kernfusion verschmelzen im Inneren der Sonne Wasserstoffatome zu Heliumatomen. Die dabei frei werdende Strahlungsintensität entspricht einer Leistung von 63.000.000 W/m2 Sonnnenoberfläche.
Bis zur Erde legt die Strahlung einen Weg von ca. 150 Mio. Kilometer zurück. Das, was am äußeren Rand der Erdatmosphäre noch ankommt, ist ein festgelegter Wert: die Solarkonstante. Sie beträgt 1.367 W/m2 - also rund 0,002% der Strahlungsleistung der Sonne.
Diffuse und direkte Strahlung beeinflussen den Solarthermie Ertrag
Die Strahlung, die am äußeren Rand der Erdatmosphäre ankommt, wird durch die Atmosphäre weiter reduziert. Die Strahlung, die ungestört auf die Erde auftritt heißt direkte Strahlung. Strahlung, die durch verschiedene Einflüsse gestreut wird, heißt diffuse Strahlung. Diffuse Strahlung entsteht durch
- Wolken, die einen Teil der Strahlung absorbieren
- Wolken und dichte Teile der Atmosphäre, die die Strahlung streuen
- Erdoberfläche, die einen Teil der Strahlung reflektiert
Die Summe aus diffuser und direkter Strahlung heißt Globalstrahlung. Die Globalstrahlung besteht ca. zur Hälfte aus direkter und diffuser Strahlung, im Sommer gibt es etwas mehr direkte Strahlung, im Winter etwas weniger.
Bei klarem Himmel kommen fast 1.000 W/m2 auf der Erdoberfläche an und können vollständig für den Solarthermie Ertrag genutzt werden. Bei bedecktem Himmel stehen nur teilweise nur 50 W/m2 für den Solarthermie Ertrag zur Verfügung.
Einstrahlungsleistung und Energieertrag pro Tag und Jahr in Deutschland
Die Strahlung und der Energieertrag ist am höchsten, wenn die Sonne im Winkel von 90° auf die Erde trifft. Bei kleinerem Winkel wird auch die Strahlungsenergie und damit der Ertrag kleiner.
Für die Berechnung des Solarthermie Ertrag ist neben dem Einfallwinkel auch die Einstrahldauer von Bedeutung. In Deutschland liegt die Jahreseinstrahldauer zwischen 1.400 Stunden (südliches Niedersachsen) und 1.800 Stunden (Nordosten).
Um auch die unterschiedliche Einstrahldauer bei der Berechnung des Solarthermie Ertrag zu berechnen, wird die Leistung in Wattstunden (Wh) berechnet.
- Tagessumme an einem wolkenfreien Sommertag: 8 kWh/m2
- Tagessumme an einem sonnigen Wintertag: 3 kWh/m2
- Durchschnittliche Jahressumme in Deutschland: zwischen 950 kWh/(m2·a) in Norddeutschland und 1.200 kWh/(m2·a) bei Freiburg
Monatliche Summen der Globalstrahlung können vom Jahresmittelwert um 50% abweichen, einzelne Jahreswerte bis zu 30%. Das muss bei der Solarthermie-Ertrag-Berechnung berücksichtigt werden. Wie diese Energie dann genutzt wird, ist abhängig von der verwendeten Solarthermie Anlage.
Alle hier genannten Zahlen zum Energieertrag beziehen sich auf eine horizontale Fläche. Hier finden Sie Besonderheiten zum Solarthermie Ertrag bei Dachneigung.