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Diffuses Licht
Funktionsprinzip
Das diffuse Sonnenlicht spielt in der PV-Stromproduktion eine wichtige Rolle. Die Stromversorgung soll für wechselhaftes Wetter und die Wintermonate (Dez-Feb) ausgelegt sein und nicht für puren Sonnenschein. Unser Wetter ist oft von Wolken geprägt. Aber auch aufgrund der kompakten Anordnung unserer Gebäude sind wir in der Fassaden-Stromproduktion auf das diffuse Licht angewiesen. Je nach Tages- und Jahreszeit werden Teile der Fassade nicht mit direkten Sonnenstrahlen versorgt, aber sehr wohl durch das zurückgeworfene Licht benachbarter Gebäude. Dabei spielt die Beschaffenheit der benachbarten Fassadenoberfläche eine wichtige Rolle. Je nach Oberfläche wird das Sonnenlicht stärker reflektiert oder absorbiert.
Abbildung 1: Fassadenproduktion mit diffusem Licht im urbanen Gebiet bei Sonnenschein.
Die Stromproduktion mit diffusem Licht hat einen weiteren Vorteil. Die Produktion ist stabiler in Bezug auf die Leistung bei wechselhaftem Wetter. Umso weniger und kleinere Leistungssprünge passieren, umso kleiner sind die notwendigen Eingriffsmassnahmen im Stromnetz.
Verschattung bei Sonnenschein und Wolken
Bei Verschattung durch Objekte ist die Stromproduktion minimal, weil das direkte Sonnenlicht gestoppt wird. Bei bewölktem Himmel jedoch kann zum gleichen Zeitpunkt die Produktion wegen des Streulichtes (diffuses Licht) um ein X-Faches höher sein. Wolken oder getrübtes Wetter lassen das Sonnenlicht Objekte überwinden.
Abbildung 2 zeigt eine PVA im Oberwallis, welche im Februar bis 10:30 von einer Bergspitze verschattet wird. Danach steigt die Leistung innerhalb von 10 Minuten von 0.04 kW/kWp auf 0.4 kW/kWp an. Die blaue Linie stellt den ungefähren Leistungsverlauft bei fehlender Verschattung und Sonnenschein dar.
Abbildung 3 zeigt die gleiche Anlage einen Tag zuvor, aber mit Wolken. Die Verschattung durch die Bergspitze ist hier bei gleichem Sonnenstand nicht mehr zu erkennen. Im Gegenteil, die Produktion mit Wolken ist zeitweise (10:25) 6 Mal höher als bei purem Sonnenschein.
Abbildung 2: [ID=2972f1d6] 14.02.2020 | Berg-Verschattung bei Sonnenschein.
Abbildung 3: [ID=2972f1d6] 13.02.2020 | Berg-Verschattung bei Wolken.
Dieses Verhalten der PV-Produktion durch Objekt-Verschattung ist sehr wichtig für Fassadenproduktion im urbanen Gebiet. Dieses Produktionsverhalten zeigt, wie wichtig das Streulicht, oder auch reflektierte Licht, für das Gebäude ist. Dadurch kann der Fassaden West-Generator am Morgen und der Fassaden Ost-Generator am Abend sowohl bei Sonnenschein wie auch bei Wolken mehr produzieren, weil Nebengebäude das Sonnenlicht reflektieren (siehe Abbildung 1).