Sonnenenergie entsteht durch die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium im Inneren der Sonne und wird mit einer Intensität von 60 Megawatt pro Quadratmeter an der Sonnenoberfläche abgestrahlt. Nur ein Bruchteil dieser Energie, etwa 10^18 Kilowattstunden pro Jahr, erreicht die Erde. Auf ihrem 150.000 Kilometer langen Weg zur Erde wird ein Teil dieser Energie reflektiert, absorbiert und gestreut
Durchschnittlich treffen etwa 1000 Watt pro Quadratmeter auf die Erdoberfläche. Dieser Wert gilt für sonnige Tage. Bei bedecktem Himmel sinkt die Strahlungsintensität auf 600 Watt pro Quadratmeter, bei stark bewölktem Himmel auf 300 Watt und bei völliger Bewölkung und Regen auf 100 Watt pro Quadratmeter. Der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung auf der Erde ist im Winter am kleinsten und im Sommer am größten
Daher sollten Solarmodule senkrecht zur Sonneneinstrahlung ausgerichtet werden. Bei der Installation auf Dächern (Schrägdach) entspricht der Dachwinkel jedoch zwangsläufig dem Installationswinkel der Module. Aufgrund des Reflexionsgesetzes wird ein Teil der Strahlung reflektiert, wenn sie nicht senkrecht auf die Module trifft, was zu einer geringeren Energieproduktion führt als erwartet
In Karlsruhe beträgt der Einfallswinkel der Sonne am 23. Juni 55,94 Grad. Trifft diese Strahlung auf ein Dach mit einer Neigung von 30 Grad, beträgt die senkrecht auf die Module treffende Strahlung S cos (4,04) = 0,99 S
Am 20. Dezember beträgt der Einfallswinkel nur 7,42 Grad. In diesem Fall beträgt die senkrecht auf die Module treffende Strahlung auf einem Dach mit 30 Grad Neigung S cos (52,58) = 0,6 S
Am 20. Dezember sinkt der Wirkungsgrad eines Moduls aufgrund des nicht senkrechten Einfallswinkels um 40%. Wenn man die horizontale Komponente der Strahlung auf die Moduloberfläche absorbieren könnte, hätte man unabhängig vom Installationswinkel immer die maximale Energieausbeute.
Die Frage ist nun, ob man gegen diese zunehmende Reflexion der Sonnenstrahlung von Sommer zu Winter, die täglich zunimmt, etwas unternehmen kann?
Einige Solarmodulhersteller setzen auf die Technologie der tief-strukturierten Oberflächen bei ihren Solarmodulen. Diese Module verwenden ein speziell strukturiertes Solarglas mit einer ausgeprägten Oberfläche, die etwa einen Millimeter tief ist. Durch diese Strukturierung wird der Lichtdurchlaufgrad des Glases erhöht. Dadurch wird die Effizienz der Solarmodule gesteigert, da mehr Licht absorbiert wird und Reflexionsverluste minimiert werden
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