5.) Energieangebot von der Sonne

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5.) Energieangebot von der Sonne 38
 
 

5.1.) Allgemeine Daten zum Strahlungsangebot
 
 

Die folgenden Seiten sollen einen Einblick in die Darbietung der solaren Strahlungsenergie geben.

Verschiedene Diagramme und Tabellen:

Der Elevationswinkel der Sonne, d. h. wie hoch die Sonne über dem Horizont steht, hängt zum einen von der Tageszeit und zum anderen von der Jahreszeit ab. So steht die Sonne im Winter um 12 Uhr mittags kaum höher als 20° von der Horizontalebene; der optimale Kollektorwinkel wäre in diesem Fall mit 70° sehr steil. Im Sommer hingegen dürfte der optimale Kollektorwinkel um 12 Uhr mittags kaum 25° betragen.

Das folgende Diagramm 5 veranschaulicht diesen Zusammenhang zwischen Elevationswinkel, Azimutwinkel, der Uhrzeit und der Jahreszeit.
 
 

Diagramm 5: Sonnenstandsdiagramm für München (48° n.B.),

(SS: 21.6.,ÄQ: 22.3. bzw. 21.9., WS: 21.12.).

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Lit.9) S.22

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Das Diagramm 6 zeigt die auf eine um 30° gegen eine horizontale Ebene geneigte Platte auftreffende Sonnenintensität ohne Bewölkung für München bei verschiedenen Jahreszeiten und Südausrichtung der Platte.
 
 
 
 

Diagramm 6: Sonnenintensität.
 

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Lit.9) S.25

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Die nächste Tabelle 9 zeigt den Globalstrahlungsvergleich zwischen ebener Empfangsfläche und einer 30° geneigten Empfangsfläche mit Südausrichtung bei den verschiedenen Meßstandorten Hamburg, Würzburg und Weihenstephan.
 
 
 
 
 
 

Tabelle 9: Mittlere monatliche Tagessummen der Globalstrahlung

Einheit: kWh/m²
 
 
 
 
 

Gebiet	Hamburg			Würzburg			Weihenstephan
Monat	horizontal	30° geneigt	horizontal	30° geneigt	horizontal	30° geneigt
Januar	0,51	0,79	0,80	1,17	1,05	1,60
Februar	1,10	1,60	1,56	2,18	1,79	2,51
März	2,18	2,81	2,62	3,25	2,90	3,59
April	3,48	4,00	3,95	4,43	4,02	4,47
Mai	4,59	4,88	4,92	5,12	4,97	5,14
Juni	5,32	5,49	5,42	5,34	5,27	5,27
Juli	4,72	4,93	5,23	5,37	5,34	5,45
August	4,25	4,80	4,39	4,80	4,50	4,90
September	2,75	3,37	3,46	4,21	3,62	4,39
Oktober	1,45	2,04	1,90	2,60	2,18	3,01
November	0,65	1,02	0,90	1,29	1,16	1,78
Dezember	0,39	0,67	0,63	0,98	0,82	1,28
SummenÆ	2,62	3,03	3,00	3,40	3,14	3,62

 
 
 

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Das Diagramm 6 zeigt die Tagesmittelwerte der Jahresgänge der Globalstrahlung mit ihren Komponenten diffuse Himmelsstrahlung und direkte Himmelsstrahlung (Horizontalfläche). Deutlich wird, daß der diffuse Anteil in den Wintermonaten relativ zunimmt.
 
 
 
 
 
 

Diagramm 6: Komponenten der Globalstrahlung
 
 

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Lit.10) S.42

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Die nächste Abbildung 5 zeigt die mittlere tägliche Globalstrahlungssumme der Horizontalen für Januar im europäischen Vergleich.
 
 
 
 

Abbildung 5: Mittlere tägliche Globalstrahlung.
 

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Lit.2) S.30

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Das Diagramm 8 erlaubt es, in je 10° Schritten die jährliche Globalstrahlung für Berlin auf eine geneigte und von der Südausrichtung abweichende Fläche zu ermitteln.
 
 
 
 

Diagramm 8: Berlin Globalstrahlung (kWh/m²a)

Dieses Diagramm zeigt die Systemausbeute als Funktion der Kollektororientierung.
 
 
 
 

Diagramm 9: Systemausbeute
 

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Lit.11)

Lit.2) S.100

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5.2.) Spezielle Solardaten für Würzburg
 
 
 
 

Der Energiegewinn durch die 30° Neigung mit Südausrichtung ist im Verhältnis zu einer horizontalen Empfangsebene erheblich, wie es in der Tabelle 9 Seite 40 dokumentiert ist.

Mit den Tagessummen der Globalstrahlung (Seite 40) kann hingegen nur eine durchschnittlich stündliche solare Strahlleistung von den jeweiligen Monaten ermittelt werden. Der Kollektorwirkungsgrad ändert sich hingegen mit der tatsächlich solaren Strahlleistung, so daß eine stündliche Aufschlüsselung der tatsächlichen Strahlungswerte notwendig war.

Mit der Unterstützung des Deutschen Wetterdienstes Meteorologisches Observatorium Hamburg war es möglich, diese Werte zu bestimmen und die folgenden Diagramme zu zeichnen.