Hannah Wirtz
May 5, 2025
8
min
Photovoltaik
Grundlagen

Globalstrahlung: Bedeutung, Messung und Auswirkungen auf die Solarenergie

Die Globalstrahlung ist ein entscheidender Faktor für die Nutzung von Solarenergie und bildet die Grundlage für die Planung jeder Photovoltaikanlage.

Inhaltsverzeichnis
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Was ist Globalstrahlung?

Als Globalstrahlung wird der Teil der Sonnenstrahlung bezeichnet, der auf einer horizontalen Ebene die Erdoberfläche erreicht. Sie umfasst sowohl die direkte als auch die diffuse Sonnenstrahlung und ist eine zentrale Messgröße für Meteorologie und Solarenergie.

Die Globalstrahlung setzt sich aus zwei Komponenten zusammen:

  • Direkte Strahlung: Sonnenstrahlung, die auf direktem Weg die Erdoberfläche erreicht und Schatten werfen kann
  • Diffuse Strahlung: Sonnenstrahlung, die durch Streuung an Wolken, Luftfeuchtigkeit, Staub und anderen Partikeln in der Atmosphäre indirekt die Erdoberfläche erreicht

Beim Durchgang durch die Erdatmosphäre wird die Sonnenstrahlung (extraterrestrische Strahlung) abgeschwächt, bevor sie als Globalstrahlung auf der Erde ankommt. Die extraterrestrische Strahlung beträgt durchschnittlich 1.367 W/m² und wird durch verschiedene Faktoren auf ihrem Weg zur Erdoberfläche reduziert.

Messung der Globalstrahlung

Die Globalstrahlung wird in zwei Einheiten gemessen:

  • Watt pro Quadratmeter (W/m²): Momentane Leistung der Sonnenstrahlung
  • Kilowattstunden pro Quadratmeter pro Jahr (kWh/m²·a): Energiemenge über einen längeren Zeitraum

Für die Messung der Globalstrahlung werden hauptsächlich Pyranometer eingesetzt. Diese Messgeräte erfassen die Sonnenstrahlung, indem sie eine geschwärzte Platte erwärmen und den Temperaturunterschied bestimmen. Alternative Messmethoden umfassen Silizium-Strahlungssensoren und die Auswertung von Satellitenbildern.

Einflussfaktoren auf die Globalstrahlung

Die Intensität der Globalstrahlung wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst:

Einflussfaktor Auswirkung
Geografische Lage Je näher am Äquator, desto höher die Globalstrahlung
Jahreszeit Im Sommer höher als im Winter
Tageszeit Mittags höher als morgens oder abends
Bewölkung Bei klarem Himmel mehr Direktstrahlung, bei Bewölkung mehr Diffusstrahlung
Höhe über dem Meeresspiegel In Höhenlagen höher als in Tieflagen
Luftverschmutzung Bei sauberer Luft höher als bei starker Verschmutzung

Globalstrahlung in Deutschland

Die Globalstrahlung in Deutschland variiert regional und weist deutliche Unterschiede zwischen Nord und Süd auf:

  • Durchschnittlicher Momentanwert: etwa 100-130 W/m²
  • Jahressumme: zwischen 1.000 und 1.300 kWh/m²
  • Regionale Unterschiede: In Norddeutschland etwa 1.000-1.100 kWh/m², in Süddeutschland bis zu 1.300 kWh/m²

Globalstrahlung nach Bundesland

Bundesland Globalstrahlung (kWh/m²)
Bayern 1.290
Baden-Württemberg 1.300
Saarland 1.240
Berlin/Brandenburg 1.180
Sachsen 1.200
Schleswig-Holstein 1.060

Globalstrahlung nach Jahreszeit

Die Globalstrahlung unterliegt in Deutschland starken jahreszeitlichen Schwankungen. Die höchsten Werte werden in den Sommermonaten Mai bis August erreicht, während die Werte im Winter deutlich niedriger sind.

Monat Globalstrahlung (kWh/m²) Durchschnittlicher PV-Ertrag (kWh)
Januar 20 16,31
April 128 104,40
Juni 191 155,79
September 97 79,12
Dezember 17 13,87
Gesamt (Jahr) 1.226 1.000,00

Globalstrahlung weltweit im Vergleich

Die Globalstrahlung variiert weltweit erheblich, wobei Regionen nahe dem Äquator deutlich höhere Werte aufweisen als Gebiete in nördlicheren oder südlicheren Breiten.

Land Globalstrahlung (kWh/m²)
Deutschland 1.000-1.300
Spanien 1.600-1.700
Australien 2.400
Kenia (Äquatornähe) 2.400
Großbritannien 800-1.000

Bedeutung der Globalstrahlung für die Photovoltaik

Die Globalstrahlung ist ein entscheidender Faktor für die Leistung und Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen. Sie bestimmt maßgeblich den möglichen Energieertrag einer Solaranlage.

Einfluss auf den PV-Ertrag

Der direkte Zusammenhang zwischen Globalstrahlung und PV-Ertrag lässt sich anhand folgender Beispiele veranschaulichen:

Eigenschaften Hamburg Bayern
Option 1: PV-Anlage mit gleicher Leistung
PV-Leistung 10 kWp 10 kWp
Jährlicher Ertrag 10.800 kWh 12.900 kWh
Option 2: PV-Anlage mit gleichem Ertrag
PV-Leistung 9,25 kWp 7,75 kWp
Jährlicher Ertrag 10.000 kWh 10.000 kWh

Bei der Planung einer Photovoltaikanlage ist die Globalstrahlung ein zentraler Parameter für:

  • Die Dimensionierung der Anlage
  • Die Berechnung des zu erwartenden Ertrags
  • Die Bestimmung der Wirtschaftlichkeit
  • Die Ermittlung der Amortisationszeit

Zusammenhang mit anderen Faktoren

Neben der Globalstrahlung beeinflussen weitere Faktoren den tatsächlichen Ertrag einer PV-Anlage:

  • Ausrichtung der Module: Idealerweise nach Süden
  • Neigungswinkel der Module: Optimaler Winkel zwischen 30° und 40°
  • Verschattung: Kann den Ertrag erheblich mindern
  • Modulwirkungsgrad: Beeinflusst die Umwandlungseffizienz von Sonnenlicht in Strom
  • Reflexionen von umgebenden Flächen: Können den Ertrag zusätzlich erhöhen

Langfristige Entwicklung der Globalstrahlung

Die Globalstrahlung in Deutschland hat in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich zugenommen. Im Jahr 2022 wurde ein neuer Spitzenwert von durchschnittlich 1.227 kWh/m² erreicht.

Die Entwicklung der durchschnittlichen Globalstrahlung über verschiedene Jahrzehnte zeigt einen positiven Trend:

  • 1980er Jahre: durchschnittlich 1.014 kWh/m²
  • 2010er Jahre: durchschnittlich 1.114 kWh/m²
  • Jährlicher Anstieg: etwa 3,6 kWh/m² pro Jahr

Diese Zunahme ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen:

  • Klimawandel und damit verbundene erhöhte Sonnenscheindauer
  • Rückgang der Luftverschmutzung in Deutschland, was zu einer höheren Durchlässigkeit der Atmosphäre führt

Globalstrahlung in Deutschland interaktiv erkunden

Entdecken Sie die Unterschiede der Globalstrahlung in den verschiedenen Regionen Deutschlands und erfahren Sie mehr über die Auswirkungen auf den Ertrag von Photovoltaikanlagen.

Bundesland
Jährliche Globalstrahlung
0 kWh/m²
Standort (Breitengrad)
0° N
PV-Ertrag (pro kWp)
0 kWh
Diffusstrahlung
0 %

Fazit

Die Globalstrahlung ist ein entscheidender Parameter für die Nutzung von Solarenergie und gibt an, wie viel Sonnenenergie auf einer horizontalen Fläche an der Erdoberfläche ankommt. In Deutschland variiert die Globalstrahlung regional zwischen 1.000 und 1.300 kWh/m² pro Jahr, wobei der Süden deutlich bessere Werte aufweist als der Norden.

Für die Planung einer Photovoltaikanlage ist die Kenntnis der lokalen Globalstrahlung fundamental, da sie maßgeblich den möglichen Ertrag und damit die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage bestimmt. Die langfristige Zunahme der Globalstrahlung in Deutschland verbessert die Bedingungen für Solarenergie kontinuierlich und macht diese Energieform immer attraktiver.

Weiterführende Informationen

Detaillierte Informationen zur Globalstrahlung in deiner Region findest du im Solarkataster deines Bundeslandes. Diese Karten basieren auf Luftbildern und georeferenzierten Daten und zeigen die Eignung verschiedener Standorte für die Nutzung von Solarenergie.

Für die exakte Planung einer Photovoltaikanlage empfiehlt sich eine professionelle Beratung durch einen Fachbetrieb, der neben der Globalstrahlung auch andere relevante Faktoren wie Dachneigung, Ausrichtung und mögliche Verschattung berücksichtigt.

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