Die Sonne bestrahlt die Erde mit Licht in einem wiederkehrenden Tages- und Jahresrhythmus. Die Energie, die uns dabei zur Verfügung gestellt wird, ist abhängig von der Entfernung zur Sonne und schwankt zwischen 1320 und 1420 W je m². Der Wert liegt im Mittel bei 1370 W je m² und wird als Solarkonstante bezeichnet.
Sonnenenergie
Beim Durchdringen der Atmosphäre wird das Sonnenlicht abgeschwächt. Es wird an Wolken reflektiert oder gestreut und durch die Atmosphäre absorbiert, wie zum Beispiel UV-Licht durch Ozon absorbiert wird. An Molekülen, die kleiner als die Wellenlänge des Lichtes sind, wird es gestreut (Rayleigh-Streuung), wodurch der blaue Himmel zustande kommt.
Außerdem findet eine Streuung an Teilchen wie Staub und Aerosolen statt. Je tiefer dabei der Sonnenstand ist, desto mehr Atmosphäre muss durchdrungen werden und desto größer ist die Abschwächung. Dieser Effekt wird als Air Mass (AM) bezeichnet. Bei AM=1 steht die Sonne im Zenit (90°), bei AM=3 ca. 20° über dem Horizont.
Die Strahlung, welche den Boden erreicht, wird als Globalstrahlung bezeichnet und setzt sich aus direkter und gestreuter diffuser Strahlung zusammen.
Für Deutschland erreicht das Sonnenlicht an einem wolkenlosen Sommertag um die Mittagszeit eine Leistung von etwa 1 kW je m², d. h. sie strahlt auf einen m² in einer Stunde eine Energie von 1 kWh ein. Wichtig für eine hohe Leistung ist, dass das Licht möglichst direkt die Stromerzeugungsanlage erreicht.
Ein bewölkter Himmel führt zu einer Streuung des Lichtes und damit zur Verringerung der Leistung auf einige 10 bis mehrere 100 W/m². Auf das Jahr summiert liegt der Energieeintrag (Sonneneinstrahlung) für Deutschland bei etwa 1000 kWh/m². Je Quadratmeter Fläche können also aus 1000 kWh Energie in Form von Strom und Wärme erzeugt werden.
Die in Deutschland am meisten verbreitete Möglichkeit der Nutzung für die Stromerzeugung ist die Photovoltaik (PV), bei der es in den letzten Jahren einen regelrechten Boom gegeben hat. Insbesondere in Süddeutschland sind heute sehr viele Dachflächen mit PV-Anlagen bestückt.
Photovoltaik-Module dürfen nicht verwechselt werden mit Vakuumröhren- oder Flachkollektoren, die zum Erhitzen von Brauchwasser eingesetzt werden.
