Atmosphäreneinfluss
Joachim Herz Stiftung
Abhängig von der Schichtdicke der durchdrungenen Atmosphäre wird ein Teil der Sonnenstrahlung gestreut oder absorbiert, so dass nur ein Teil davon auf der Erdoberfläche ankommt. Das sind in Deutschland bei klarer Sonne im Tages- und Jahresmittel etwa \(\rm 1000\,\frac{W}{m^2}\).
Tag-Nacht-Einfluss
Joachim Herz Stiftung
Da nur die Hälfte der gesamten Zeit Tag ist, halbiert sich die mittlere Leistung auf etwa \(\rm 500\,\frac{W}{m^2}\).
Wolken
Da bei Bewölkung die Strahlung im wesentlichen von den Wolken reflektiert wird, halbiert sich die mittlere Leistung auf etwa \(\rm 250\,\frac{W}{m^2}\).
Schräger Einfall
Joachim Herz Stiftung
Da die aufgegangene Sonne auf Deutschland im Tages- und Jahresmittel unter ca. \(28^\circ\) einfällt, reduziert sich die mittlere Leistung mit sin \(28^\circ = 0{,}47\) auf \(\rm 0{,}47 \cdot 250\,\frac{W}{m^2} = 118\,\frac{W}{m^2}\).
Vergleich mit Daten des Wetterdienstes
Die mittlere Jahressumme in \(\rm \frac{kWh}{m^2}\) ist auf nebenstehender Karte des deutschen Wetterdienstes zu ersehen.
Mit obigen Daten ergäbe sich eine Jahressumme von \(\rm 365 \cdot 24\,h \cdot 118\,\frac{W}{m^2} = 1034 \frac{kWh}{m^2}\), stimmen also mit den vom Deutschen Wetterdienst gesammelten Daten für die Globalstrahlung gut überein.
Deutschland
[CC BY-SA 2.0 DE], David Liuzzo via
Wikimedia Commons
Damit wird in Deutschland im Jahresmittel eine gesamte Strahlungsleistung von ca. \(\rm 4{,}2 \cdot 10^{13}\,W\) (\( \rm = 3{,}57 \cdot 10^{11}\,m^2 \cdot 118\,\frac{W}{m^2}\)) von der Sonne eingestrahlt.
Zum Vergleich:
- Die Weltjahresproduktion an Primärenergie beträgt ca. \(\rm 3{,}5 \cdot 10^{20}\,J\), das entspricht einer Leistung von \(\rm 1{,}1 \cdot 10^{13}\,W\).
- Wollte man den derzeitigen Energiebedarf der Erdbevölkerung mit Solarzellen eines realistischen Wirkungsgrads von \(10\%\) erzeugen, bräuchte man ein Fläche, die \(3\) mal so groß wie Deutschland ist.