Sonneneinstrahlung

Sonneneinstrahlung bezeichnet die von der Sonne ausgehende elektromagnetische Strahlung, die die Erdoberfläche erreicht. Sie setzt sich aus direkter Strahlung aus der Sonnenrichtung und diffuser Strahlung zusammen, die durch Streuung in der Atmosphäre entsteht. Die Intensität hängt von der Sonnenposition, dem Wetter, der Luftqualität und der geografischen Lage ab.

Zu den wichtigsten Messgrößen gehören Globalstrahlung (GHI) auf eine horizontale Fläche, Direct Normal Irradiance (DNI) auf eine Fläche senkrecht zur Sonnenrichtung und Diffuse Horizontal Irradiance (DHI). Die Werte werden in Watt pro Quadratmeter gemessen; energetische Größen können auch als kWh/m² pro Tag oder pro Jahr angegeben werden. In der oberen Atmosphäre beträgt die Sonnenkonstante etwa 1361 W/m², am Erd surface wird der Wert durch Luftmassen reduziert.

Einflüsse auf die Sonneneinstrahlung sind Tageszeit, Jahreszeit, Breitengrad, Höhe über dem Meeresspiegel, Wolken, Atmosphärenbestandteile (Wasserstoff, Aerosole, Staub), Luftfeuchtigkeit und Luftverschmutzung. Klare, mid-day-Bedingungen liefern in der Regel hohe DNI-Werte, während Bewölkung und Smog die Strahlung stark abschwächen.

Bedeutung und Anwendungen: Die Sonneneinstrahlung ist zentrale Energiequelle für Solarenergieanlagen wie Photovoltaik und solarthermische Systeme. Sie beeinflusst auch Bau- und Stadtplanung durch Ausnutzung von Passivsolartechnik, Gebäudebelüftung und Wärmeschutz. In der Klimaforschung dient sie der Bilanzierung von Erdstrahlung, Wetter- und Klima-Modellen sowie der Bewertung regionaler Solarenergiekonzepte.

Messung und Modellierung erfolgen mit Pyranometern und spezialisierten Sensoren zur Bestimmung von GHI, DNI und DHI; Modelle berücksichtigen geografische Lage, Tageszeit, Jahreszeit und atmosphärische Bedingungen, um Potenziale und Erträge abzuschätzen.