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Solarkonstante und Globalstrahlung
 
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Volleyballfan



Anmeldungsdatum: 10.10.2021
Beiträge: 1

Beitrag Volleyballfan Verfasst am: 10. Okt 2021 17:11    Titel: Solarkonstante und Globalstrahlung Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo zusammen,
ich wolle mich erkundigen ob mir jemand den Zusammenahng und die Unterschiede zwischen der Solarkonstante, der Globalstrahlung und der Einstrahlleistung erklären?

Meine Ideen:
Zitat Wikipedia:
,,Der Momentanwert der Globalstrahlung erreicht in Mitteleuropa an einem Sommermittag bei wolkenlosem Himmel etwa 900 W/m².[1] Bei leichter Bewölkung (aber praktisch ungehinderter Direktstrahlung) kann sie wegen der von den weißen Wolken gelieferten Diffusstrahlung kurzzeitig über 1.000 W/m² ansteigen. Bei trübem, wolkigem Wetter besteht sie nur aus dem Diffusstrahlungsanteil und sinkt auf Werte um oder sogar unter 100 W/m².

Die Jahressumme der Globalstrahlung liegt in Deutschland zwischen 900 und 1.200 kWh pro m² und Jahr auf eine horizontale Fläche, das entspricht im Durchschnitt ca. 100 bis 135 W/m². In Spanien beträgt die Globalstrahlung etwa 2.000 kWh/(m² · a) (230 W/m²), in der Sahara 2.500 kWh/(m² · a) (285 W/m²). ``

Mich verwirren leider diese unterschiedlichen Angaben komplett. Was ist nun der Unterschied zwischen dieser momentanen Globalstrahlung, der Jahressumme der Globalstrahlung und diesem angegebene Durchschnitt von ca. 100 bis 135 W/m²?
Ich bin dankbar für jede Antwort.
Mit freundlichen Grüßen,
Volleyballfan
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 10. Okt 2021 18:39    Titel: Re: Solarkonstante und Globalstrahlung Antworten mit Zitat

Volleyballfan hat Folgendes geschrieben:
Was ist nun der Unterschied zwischen dieser momentanen Globalstrahlung, der Jahressumme der Globalstrahlung und diesem angegebene Durchschnitt von ca. 100 bis 135 W/m²?


Die momentane Globalstrahlung ist die Strahlungsleistung pro m² zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Jahressumme der Globalstrahlung erhält man, wenn man die momentane Globalstrahlung über ein Jahr "aufaddiert" (exakter: aufintegriert). Die Jahressumme entspricht also der Gesamtenergie der Sonnenstrahlung, die während eines Jahres auf ein m² des Erdbodens auftrifft. Wenn man diese Jahressumme dann durch 1 Jahr teilt, erhält man die mittlere Strahlungsleistung.

Das ist ein bisschen wie: Durch unsere Straße fahren morgens bis zu 100 Autos pro Stunde, die Jahressumme beträgt 90.000 Autos. Das sind im Schnitt also ca. 10 Autos pro Stunde.

Viele Grüße,
Nils

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Ihr da Ohm macht doch Watt ihr Volt!


Zuletzt bearbeitet von Nils Hoppenstedt am 10. Okt 2021 18:48, insgesamt einmal bearbeitet
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 10. Okt 2021 18:45    Titel: Antworten mit Zitat

Willkommen im Physikerboard!

Die knapp 1000 Watt pro Quadratmeter sind die Spitzenleistungen, die natürlich nur im Sommer und da natürlich auch nur tagsüber auftreten. Nachts kommt nichts und im Winter viel weniger, daher liegt der Jahresdurchschnitt eben nur um die 100 Watt pro Quadratmeter.

Und wenn man das mit den 8760 Stunden multipliziert, die ein Jahr hat, ergibt das eine Energie von 876000 Wattstunden, also 876 Kilowattstunden pro Quadratmeter.

Viele Grüße
Steffen
Hensch



Anmeldungsdatum: 14.08.2013
Beiträge: 6

Beitrag Hensch Verfasst am: 12. Okt 2021 19:55    Titel: Antworten mit Zitat

Die Solarkonstante ist die Strahlungsleistung pro Quadratmeter (m2) bezogen auf eine Empfängerfläche senkrecht zur einfallenden Strahlung am "oberen Rand" der Atmosphäre. Der Mittelwert für die Solarkonstante wurde 1982 von der Weltorganisation für Meteorologie in Genf mit 1367 kW/m2 festgelegt. Es ist aber eigentliche keine Konstante, da sich die Strahlungsleistung der Sonne über die Zeit ändert.
gast_free



Anmeldungsdatum: 15.07.2021
Beiträge: 195

Beitrag gast_free Verfasst am: 01. Nov 2021 16:18    Titel: Antworten mit Zitat

Für die Photovoltaik sind die mittleren Jahreserträge interessant. Sie hängen von der geographischen Lage ab. Für jedes Bundesland bzw. Gebiet gibt es Messwerte, die man für die Anlagenplanung heranziehen kann.

In Norddeutschland, also Hamburg, Schleswig Holstein usw. kann man bei einer maximalen Modulleistung von 1kWp (Kilowatt Peak) von einer Jahresenergie von 900 kWh ausgehen. Die Peakleistung ist die Maximalleistung, die ein Solarmodul maximal liefern kann. Solch ein Modul benötigt eine bestimmte Fläche. Aus der benötigten Energiemenge und der Peakleistung pro Fläche lässt sich die Anzahl der benötigten Module ausrechnen. Auch der richtige Aufstellwinkel ist zu beachten. Er beträgt in Norddeutschland für Festinstallationen 37 Grad zur Horizontalen. Dieser Winkel sstellt einen optimalen Wert über das gesamte Jahr dar.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 01. Nov 2021 18:18    Titel: Antworten mit Zitat

gast_free hat Folgendes geschrieben:
Aus der benötigten Energiemenge und der Peakleistung pro Fläche lässt sich die Anzahl der benötigten Module ausrechnen.


Die Frage ist zwar jetzt etwas off-topic, aber macht es wirtschaftlich nicht viel mehr Sinn, nicht nur die benötigte Anzahl der Module zu installieren, sondern den maximal zur Verfügung stehenden Platz auf dem Dach auszunutzen?

Viele Grüße,
Nils

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gast_free



Anmeldungsdatum: 15.07.2021
Beiträge: 195

Beitrag gast_free Verfasst am: 02. Nov 2021 14:40    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
gast_free hat Folgendes geschrieben:
Aus der benötigten Energiemenge und der Peakleistung pro Fläche lässt sich die Anzahl der benötigten Module ausrechnen.


Die Frage ist zwar jetzt etwas off-topic, aber macht es wirtschaftlich nicht viel mehr Sinn, nicht nur die benötigte Anzahl der Module zu installieren, sondern den maximal zur Verfügung stehenden Platz auf dem Dach auszunutzen?

Viele Grüße,
Nils


Das sollte man sich durchrechnen. Zu erwartender Ertrag. Erstellungskosten, Betriebskosten, Vorteil durch Eigennutzung, Einnahmen durch Einspeisung, Steuern, Abschreibung, Aufzinsung.

Ich arbeite mich gerade in das Thema ein. Ich werde selbstverständlich eine Kapazitätsreserve einplanen oder die Anlage skalierbar planen. Ein relativ einfaches und kostengünstiges Nachrüsten muss möglich sein. Ein hoffnungsloses überdimensionieren werde ich aber auch vermeiden.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 02. Nov 2021 15:52    Titel: Antworten mit Zitat

gast_free hat Folgendes geschrieben:

Ich arbeite mich gerade in das Thema ein. Ich werde selbstverständlich eine Kapazitätsreserve einplanen oder die Anlage skalierbar planen.


Ah, dann sind wir Leidensgenossen. Ich bin auch gerade dabei eine pv-Anlage durchzurechnen. Ein Knackpunkt ist momentan noch der Speicher. Die Dinger sind ja nicht gerade billig und auch später nicht nachrüstbar. Da muss man sich schon vorher genau überlegen, wie man den auslegt (oder überhaupt anschafft). Und die Ökobilanz ist auch nicht gerade rosig.

Momentan tendiere ich zur Empfehlung der HTW Berlin: wonach die Speichergröße in kWh etwa das 1,5-fache des Jahresverbrauchs in MWh sein soll. Wie siehst du das?

Viele Grüße,
Nils

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gast_free



Anmeldungsdatum: 15.07.2021
Beiträge: 195

Beitrag gast_free Verfasst am: 19. Nov 2021 09:18    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Nils,

Deinen Kommentar lese ich erst jetzt. Ja das Dimensionieren des Energiespeichers ist eine Herausforderung. Zur Zeit bin ich in der Feinplanung was die Montage der Solarmodule angeht.

In der Grobplanung habe ich die Kapazität des Energiespeichers auf einen durchschnittlichen fiktiven Tagesbedarf ausgelegt. Konkret habe ich einfach den derzeitigen elektrischen Jahresenergiebedarf mit einigen Aufschlägen versehen (E-Auto, Warmwasseraufbereitung) und dann durch 365 Tage geteilt. Das ist meine erste Näherung.

Wenn ich die Feinplanung für die Module fertig habe wende ich mich der E-Installation und zum Schluss dem Energiespeicher zu. Diese Planung werde ich dann einigen Firmen vorlegen und mich ggf. auf der Basis von zugkräftigen Argumenten auch noch von nötigen Änderungen überzeugen lassen.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 19. Nov 2021 20:32    Titel: Antworten mit Zitat

gast_free hat Folgendes geschrieben:
In der Grobplanung habe ich die Kapazität des Energiespeichers auf einen durchschnittlichen fiktiven Tagesbedarf ausgelegt. Konkret habe ich einfach den derzeitigen elektrischen Jahresenergiebedarf mit einigen Aufschlägen versehen (E-Auto, Warmwasseraufbereitung) und dann durch 365 Tage geteilt. Das ist meine erste Näherung.


In diesem Fall würde sagen, dass dein Speicher mindest um den Faktor 2 überdimensioniert ist. Der Speicher muss ja nur die Nacht überbrücken. Der Strom, der tagsüber erzeugt wird, kann man ja direkt verbrauchen. Ich rechne jedenfalls mit dem Jahresverbrauch geteilt durch 1000.

Aber mal abwarten, was die Ampel beschließt. Vielleicht gibt es noch eine Förderung.

Viele Grüße
Nils

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