Geografie interaktiv

Neigung und Wirkungsgrad

Das Beispiel simuliert ein monokristallines Panel mit einem technischen Wirkungsgrad von 17.7 %.

Hinweis: durch Klicken können Sie die Neigung des Panels verändern.

Fragen zum Verständnis der Simulation

Warum ist die Einstrahlung an der Erdoberfläche geringer als oberhalb der Athmosphäre?

Die Atmosphäre absorbiert und reflektiert einen Teil der Strahlung. Beteiligt an diesem Prozess sind v.a. Wasserdampf und Ozon sowie Schwebestoffe (Aerosole) wie z.B. Russpartikel.

Welchen Anteil der Sonneneinstrahlung reflektiert und absorbiert die Atmosphäre?

157 W/m2 von 341 W/m2. Das ist knapp die Hälfte oder 46% der Einstrahlung von 341 W/m2.

Warum ist der Standort der Anlage angegeben?

Weil der durchschnittliche Einstrahlungswinkel von der geografischen Breite abhängig ist. Am Äquator ist dieser 90°, d.h. die Sonne scheint zum Zeitpunkt der Tagundnachtgleichen (Äquinoktien) am 21. März und 23. September senkrecht.

Wie gross ist der Einstrahlungswinkel zur Tagundnachtgleiche in Willisau (CH)?

Die Geografische Breite von Willisau ist rund 47° Nord. Der Einstrahlungswinkel an den beiden Tagundnnachtgleichen ist gleich der Differenz der geografischen Breite zum rechten Winkel: 90° - 47° = 43°. Begründung: der Stufenwinkel der geografischen Breite ergänzt den Einstrahlungswinkel zu 90°.
Der ganz optimale Einstrahlungswinkel tritt nur am 21. März und 23. September auf.

Welcher ist der optimalste Neigungswinkel für ein Solarpanel in Willisau? Warum?

Der optimale Neigungswinkel für Willisau ist gleich der geografischen Breite (47°), weil damit die Sonnenstrahlen senkrecht auftreffen. Dieser optimale Fall gilt nur für die Tagundnachtgleiche und bei einer Ausrichtung des Panels Richtung Süden. Diese optimale Ausrichtung ist in der Abbildung mit 100% gekennzeichnet. Die Zahlen der Abbildung geben den Anteil am optimal möglichen Ertrag in Prozent an.
Am Äquator wären die Panels 0° zu neigen, d.h. flach auf der Erdoberfläche auszulegen. An den Polen mit der geografischen Breite von 90° wären die Panels senkrecht aufzustellen.

Was ist mit Wirkungsgrad gemeint?

Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der eingestrahlten Energie tatsächlich in Strom umgewandelt wird. Bei monokristallinen Solarpanels sind dies 15–19 %, hier konkret 17.7 % der Sonneneinstrahlung.
Monokristallin sagt, dass die einzelnen Solarzellen aus einem Einkristall bestehen. Das heisst, der Kristall hat ein durchgehend einheitliches Kristallgitter von Silizium (SiO2). Siliziumdioxid kommt in der Natur als Quarz vor und ist das zweithäufigste Mineral der Erdkruste.
Ein Solarpanel besteht aus rund 60 Solarzellen die zusammen geschaltet sind.

fs gg ksw in Zusammenarbeit mit energieWillisau.ch