Solarthermie - Grundlagen
- Durchschnittliche Sonnenscheindauer
Nutzung von Sonnenenergie
Sonnenenergie kann höchst unterschiedlich genutzt werden: Aktiv und passiv, direkt und indirekt. Dabei beschränkt sich die direkte passive Nutzung im wesentlichen auf Gebäude, zum Beispiel die optimale Ausrichtung der Fensterflächen eines Hauses nach Süden.
Die direkten aktiven Nutzungsmethoden gliedern sich im wesentlichen in Erzeugung von Wärme oder Strom durch die Sonnenkraft. Indirekt schließlich wird die Sonnenenergie in Wasser- und Windkraftanlagen oder in Wärmepumpen genutzt.
Die Energiequelle Sonne ist prinzipiell unerschöpflich und kostenlos; dennoch muss die Nutzung der Sonnenkraft erst erkauft werden. Technische Anlagen sind notwendig, um die Sonnenenergie zu sammeln, verdichten und zeitlich speichern zu können.
So kann das Energieangebot auf die schwankende Nachfrage abgestimmt und angepasst werden. Jedoch nicht nur die Nachfrage der Verbraucher schwankt, auch das Energieangebot der Sonne ist recht unterschiedlich. An einem klaren Sommertag ist die abgestrahlte Sonnenenergie ca. 80 mal höher, als an einem trüben Wintertag. An einem durchschnittlichen Sommertag strahlt die Sonne bei Wolken freiem Himmel die Energie von 8 kWh pro m2 auf die Erde ab, an einem trüben Wintertag erreicht der Strahlungspegel nur 0,1 kWh pro m2 in unseren Breiten.
Die durchschnittliche Sonnenscheindauer können Sie der Grafik entnehmen.
Die Sonnenstrahlung
- Diagramm extraterrestische Solar-Strahlungmenge auf Monate bezogen
Die extraterrestische Solar-Strahlung beträgt ca. 1300 W/m2, davon erreichen in unseren Breiten maximal 1000 W/m2 unter guten Bedingungen die Erdoberfläche. Diese Globalstrahlung ist die Summe der direkten und diffusen Strahlung.
Direkter Strahlung
Unter direkter Strahlung versteht man den Teil des Sonnenscheins, der ohne Streuung auf die Erdoberfläche fällt. Häufigkeit und Dauer sind für die Solartechnik maßgebende Werte.
Diffuse Strahlung
Diffuse Strahlung entsteht dadurch dass ein Teil der direkten Strahlung beim Durchdringen der Atmosphäre auf verschiedene atmosphärische Schwebeteilchen trifft und gestreut wird.
Die Streuung erfolgt in unterschiedliche, vorher nicht bestimmbare Richtungen, so dass die Einstrahlung aus allen Richtungen des Raumes erfolgt. Die diffuse Strahlung ist unterschiedlich verteilt und in jedem Fall schwächer als die direkte Strahlung; sie kann aber dennoch wärmetechnisch genutzt werden.
Globalstrahlung = Direkte Strahlung + Diffuse Strahlung
Die Globalstrahlung für eine bestimmte Fläche ist abhängig von der räumlichen Lage dieser Fläche gegenüber den einfallenden Sonnenstrahlen. Schließlich trägt neben der Globalstrahlung auch noch die Reflektionsstrahlung von nahestehenden Gebäuden, Bäumen und vom Erdboden ihren Anteil zur Energiegewinnung bei.
