Spektrum und Strahlungsleistungen

Das Spektrum der Solarstrahlung, die die Solarstromanlage erreicht, ist abhängig von der so genannten Weglänge des Lichts. Bestimmten Längenmaßen der Weglänge des Lichts sind entsprechende Spektren und Strahlungsleistungen des Sonnenlichts zugeordnet.

Einfall des Sonnenlichts

Ein schräger Einfall des Sonnenlichts auf die Solaranlage verursacht nicht nur eine Abschwächung der Strahlungsleistung, sondern auch eine Änderung des jeweiligen Spektrums. Für vergleichende Messungen von Photovoltaikanlagen müssen deshalb unterschiedliche Spektren und Strahlungsleistungen definiert werden.

Air Mass

Das Air Mass 0 beschreibt das extraterrestrische Spektrum, also das Spektrum außerhalb der Atmosphäre, im Weltraum. Die Strahlungsleistung außerhalb der Atmosphäre ist die Solarkonstante. Die Solarkonstante beträgt 1367 Watt pro Quadratmeter.
Das Air Mass 1 ist das Spektrum der senkrecht auf die Erdoberfläche fallenden Sonnenstrahlen. Das bedeutet, die Sonne steht dabei genau im Zenit und die Sonnenstrahlen haben den kürzesten Weg zur Erdoberfläche.

Für das Air Mass 1,5 ergibt sich für die Sonne ein Zenitwinkel von ungefähr 48,2 Grad, denn bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung zienlich genau 1000 Watt pro Quadratmeter. Wegen diesem Aspekt wurde das Air Mass 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Photovoltaikmodulen festgelegt und das Spektrum des Air Mass 1,5 wurde zudem in einer Norm genau definiert.

Beispiel

Für die deutsche Hauptstadt Berlin liegt zum Beispiel zur Wintersonnenwende mittags der Zenitwinkel bei 76 Grad, was für die Solarstromanlagen ein Air Mass 4,13 bedeutet. Bei der Sommersonnenwende und bei Sonnenhöchststand beträgt der Zenitwinkel der Sonne ungefähr 29 Grad, was dem Air Mass 1,14 entspricht. Wird das Air Mass über die Sonnenhöhe h (Höhenwinkel der Sonne) definiert, so ergibt sich der Wert h als Winkel zwischen der Horizontalen am Beobachtungsort und der Strahlung der Sonne.