Das Leben auf der Erde wird durch die Energie ermöglicht, die uns die Sonne in Form ihrer Solarstrahlung liefert. Nur etwa ein Milliardstel der von der Sonne abgestrahlten Energie kommt auf der Erde an. Und doch reicht diese relativ geringe Energiemenge aus, um das Leben auf unserem Planeten erst zu ermöglichen:

  • Sonnenlicht bewirkt Photosynthese im Chlorophyll der Pflanzen. Bei diesem Prozess entstehen Sauerstoff und Kohlenhydrate, die Grundlagen allen irdischen Lebens.
  • Sonnenlicht bewirkt die Zirkulation des Wassers in Form von Wolken und Regen.
  • Sonnenlicht bewirkt riesige Ströme wie den Golfstrom im Atlantik oder den Perustrom im Pazifik. Sie mildern das Klima jener Landgebiete, an deren Küsten sie entlangziehen.
  • Die von der Sonne abgestrahlte Energiemenge würde mehr als genügen, um alle Energiebedürfnisse auf der Erde zu befriedigen. Ihre Energiemenge entspricht ungefähr dem 10.000-fachen des derzeitigen weltweiten jährlichen Energiebedarfs.

 

Die Wellenlängen der Solarstrahlung liegen zwischen 0,24µm und ca. 3µm, wobei sich der sichtbare Teil zwischen 0,4µm und 0,8µm befindet.

Die Intensität der Solarstrahlung außerhalb der Erdatmosphäre ist aufgrund der unbeständigen Entfernung von Sonne und Erde im Laufe eines Jahres leichten Schwankungen unterworfen.

Der Mittelwert wird als Solarkonstante bezeichnet und beträgt: Solarkonstante E0 = 1.367 W/qm.

Auf der Erdoberfläche wird dieser Wert nicht erreicht, da die Atmosphäre die Solarstrahlung durch Reflexion, Absorption und Streuung reduziert.  Relativ unabhängig vom Standort auf der Erde wird um die Mittagzeit bei wolkenlosem Himmel eine maximale Bestrahlungsstärke von 1.000 W/m² erreicht.

Die Globalstrahlung

Die roten Stellen der Zeichnung sind die Stellen, wo am meisten Sonnenstrahlung auf Europa und Nordafrika kommt. In diesen Regionen ist es ratsam ein Solarkraftwerk zu bauen. Die mittlere jährliche Einstrahlung der Sonne beträgt in Europa zwischen 1752 kWh/Quadratmeter in Südspanien und 876 kWh/Quadratmeter im Norden Großbritanniens. In anderen Regionen der Erde, etwa in der Sahara, erreicht sie bis zu 2200 kWh/Quadratmeter. Für Deutschland beträgt der Mittelwert etwa 1000 kWh/Quadratmeter. Mit Solarzellen in Strom verwandeln lässt sich jedoch nur ein Bruchteil dieser Energie.

 

Die Sonneneinstrahlung in Österrreich

Fälschlicherweise glauben viele, dass der Energieertrag durch die Sonneneinstrahlung in Österreich zu gering ist, um ein wirtschaftliches Betreiben einer Solaranlage zu garantieren. Dabei strahlt die Sonne binnen drei Stunden die gleiche Menge Energie auf die Erde, wie pro Jahr von der gesamten Erdbevölkerung verbraucht wird.

 

In Österreich liegt die durchschnittliche Sonneneinstrahlung bei rund 1.100 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Die höher gelegenen Gebiete Österreichs erreichen sogar Werte über 1.400 kWh. Damit ist genügend Sonneneinstrahlung auch in Österreich vorhanden, um Solaranlagen effizient zu betreiben.

Direkte und diffuse Strahlung 

Das Sonnenlicht auf der Erdoberfläche setzt sich aus einem direkten und einem diffusen Anteil zusammen.

Die direkte Strahlung kommt aus der Richtung der Sonne und verursacht scharfe Schattenwürfe von Gegenständen. Die diffuse Strahlung hingegen besitzt keine vorgegebene Richtung. An klaren Tagen überwiegt der Anteil der direkten Strahlung an der Gesamt- oder Globalstrahlung. An stark bewölkten Tagen hingegen (vor allem im Winter) ist die Sonneneinstrahlung nahezu vollkommen diffus.

In Österreich liegt der Anteil der diffusen Sonneneinstrahlung bei ca. 40 % und der Anteil der direkten Strahlung bei etwa 60%. Beide Strahlungsarten lassen sich für Solaranlagen nutzen.

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